§ 19. Rozmanitosť organizmov. Celulárne a necelulárne formy života

Živý svet je naplnený závratným množstvom živých bytostí. Väčšina organizmov pozostáva len z jednej bunky a nie je viditeľná voľným okom. Mnohé z nich sú viditeľné iba pod mikroskopom. Iní, ako je králik, slon alebo borovica, rovnako ako ľudia, sú zložené z mnohých buniek a tieto mnohobunočné organizmy tiež obývajú náš celý svet vo veľkom počte.

Stavebné bloky života

Štrukturálne a funkčné jednotky všetkých živých organizmov sú bunky. Tiež sa nazývajú stavebnými kameňmi života. Všetky živé organizmy sú tvorené bunkami. Tieto štrukturálne jednotky objavil Robert Hooke v roku 1665. U ľudí je asi sto biliónov buniek. Veľkosť jednej je asi 10 mikrometrov. Bunka obsahuje bunkové organely, ktoré kontrolujú jej aktivitu.

Existujú jednobunkové a mnohobunkové organizmy. Prvá z nich pozostáva z jednej bunky, napríklad z baktérií, pričom druhá obsahuje rastliny a zvieratá. Počet buniek závisí od typu. Veľkosť väčšiny rastlinných a živočíšnych buniek je medzi 1 až 100 mikrometrov, takže sú viditeľné pod mikroskopom.

Jednorazové organizmy

Tieto malé bytosti pozostávajú z jednej bunky. Amoebas a ciliates sú najstaršie formy života, ktoré existovali asi pred 3,8 miliónmi rokmi. Baktérie, archea, prvoky, niektoré riasy a huby sú hlavnými skupinami jednobunkových organizmov. Existujú dve hlavné kategórie: prokaryotes a eukaryotes. Tiež sa líšia veľkosťou.

Najmenšie sú asi tri stovky nanometrov a niektoré môžu dosiahnuť veľkosti až dvadsať centimetrov. Takéto organizmy majú zvyčajne cibuľu a vlajku, ktorá im pomáha pohybovať sa. Majú jednoduché telo so základnými funkciami. Reprodukcia môže byť ako sexuálna, tak asexuálna. Jedlo sa zvyčajne uskutočňuje v procese fagocytózy, kde sú častice potravy absorbované a skladované vo zvláštnych vakuolách, ktoré sú prítomné v tele.

Viacbunkové organizmy

Živé tvory pozostávajúce z viac ako jednej bunky sa nazývajú mnohobunkové. Pozostávajú z jednotiek, ktoré sú navzájom identifikované a navzájom spojené a vytvárajú zložité mnohobunkové organizmy. Väčšina z nich je viditeľná voľným okom. Organizmy, ako sú rastliny, niektoré zvieratá a riasy, vychádzajú z jednej bunky a vyrastajú do viacerých reťazcov. Obidve kategórie živých bytostí, prokaryotov a eukaryotov môžu prejavovať mnohobunočný charakter.

Mechanizmy mnohonásobnosti

Existujú tri teórie na diskusiu o mechanizmoch, pomocou ktorých môže vzniknúť mnohobunka:

Symbiotická teória uvádza, že prvá bunka mnohobunkového organizmu vznikla v dôsledku symbiózy rôznych jednobunkových druhov, z ktorých každá má rôzne funkcie.
Syncytiálna teória tvrdí, že mnohobunkový organizmus sa nemohol vyvinúť z jednobunkových stvorení s niekoľkými jadrami. Takéto najjednoduchšie, ako ciliates a sliznice húb majú niekoľko jadier, a tým podporujú túto teóriu.
Koloniálna teória tvrdí, že symbióza mnohých organizmov toho istého druhu vedie k vývoju mnohobunkového organizmu. To navrhol Haeckel v roku 1874. Väčšina mnohobunkových formácií sa vyskytuje v dôsledku skutočnosti, že bunky sa nedajú oddeliť po procese rozdelenia. Príklady podporujúce túto teóriu sú riasy Volvox a Eudorin.

Výhody multicelularity

Ktoré organizmy - viacbunkové alebo jednobunkové - majú viac výhod? Táto otázka je dosť ťažké odpovedať. Multicelularita organizmu umožňuje, aby prekročila hranice veľkosti, zvyšuje zložitosť organizmu a umožňuje rozlíšiť početné bunkové línie. Reprodukcia prebieha prevažne cez pohlavie. Anatómia mnohobunkových organizmov a procesy, ktoré sa v nich vyskytujú, sú pomerne zložité kvôli prítomnosti rôznych typov buniek, ktoré kontrolujú ich živobytie. Vezmite napríklad rozdelenie. Tento proces musí byť presný a dobre koordinovaný, aby sa zabránilo abnormálnemu rastu a rozvoju mnohobunkového organizmu.

Príklady mnohobunkových organizmov

Ako už bolo spomenuté vyššie, mnohobunkové organizmy sú dva typy: prokaryotes a eukaryotes. Prvým z nich je najmä baktérie. Niektoré cyanobaktérie, ako je chara alebo spirogyra, sú tiež mnohobunkové prokaryotes, niekedy tiež nazývané koloniálne. Väčšina eukaryotických organizmov sa skladá aj z mnohých jednotiek. Majú dobre vyvinutú štruktúru tela a majú špeciálne orgány na vykonávanie určitých funkcií. Najrozvinutejšie rastliny a zvieratá sú mnohobunkové. Príklady sú prakticky všetky druhy gymnospermov a angiospermov. Takmer všetky zvieratá sú eukaryotmi s viacerými vyliečeniami.

Vlastnosti a znaky mnohobunkových organizmov

Existuje množstvo znakov, pomocou ktorých možno ľahko určiť, či je organizmus viacbunkový alebo nie. Medzi nasledovné možno identifikovať:

Majú pomerne zložitú organizáciu tela.
Špecializované funkcie sa vykonávajú rôznymi bunkami, tkanivami, orgánmi alebo orgánovými systémami.
Rozdelenie práce v tele môže byť na úrovni buniek, na úrovni tkanív, orgánov a úrovne orgánových systémov.
Sú to hlavne eukaryóty.
Zranenia alebo smrť niektorých buniek na celom svete nemá vplyv na telo: postihnuté bunky budú nahradené.
Kvôli mnohonásobnosti sa môže telo dostať do veľkých rozmerov.
V porovnaní s jednobunkovými liekmi majú dlhší životný cyklus.
Hlavný typ reprodukcie je sexuálny.
Diferenciácia buniek je charakteristická len pre mnohobunkové.

Ako rastú mnohobunkové organizmy?

Všetky zvieratá, od malých rastlín a hmyzu po veľké slony, žirafy a dokonca aj ľudí, začínajú svoju cestu ako jednoduché jednoduché bunky nazývané oplodnené vajcia. Aby dospeli k veľkému dospelému organizmu, prejdú niekoľkými špecifickými vývojovými fázami. Po oplodnení vajíčka sa začína proces mnohobunkového vývoja. Počas celej cesty sa objavuje rast a viacnásobné rozdelenie jednotlivých buniek. Táto replikácia nakoniec vytvára koncový produkt, ktorý je komplexným, plne vytvarovaným živým bytím.

Separácia buniek vytvára sériu komplexných modelov určených genómami, ktoré sú takmer identické vo všetkých bunkách. Táto rozmanitosť vedie k expresii génov, ktorá riadi štyri fázy vývoja buniek a embryí: proliferácia, špecializácia, interakcia a pohyb. Prvá zahŕňa replikáciu mnohých buniek z jedného zdroja, druhá sa týka tvorby buniek s vybranými, definovanými charakteristikami, tretí zahŕňa distribúciu informácií medzi bunkami a štvrtý je zodpovedný za umiestnenie buniek v tele do orgánov, tkanív, kostí a iných fyzikálne vlastnosti rozvinutých organizmov.

Niekoľko slov o klasifikácii

Medzi mnohobunkovými bytosťami existujú dve veľké skupiny:

bezstavovce (huby, krusty, článkonožce, mäkkýše a iné);
akord (všetky zvieratá, ktoré majú axiálnu kostru).

Dôležitou etapou v celej histórii planéty bol vznik multicelularity v procese evolučného vývoja. To slúžilo ako silný impulz na zvyšovanie biodiverzity a jej ďalší rozvoj. Hlavným rysom mnohobunkového organizmu je jasné rozdelenie bunkových funkcií, zodpovedností, ako aj vytvorenie a vytvorenie stabilných a silných kontaktov medzi nimi. Inými slovami, ide o veľkú kolóniu buniek, ktorá je schopná udržať pevnú pozíciu počas celého životného cyklu živého bytosti.

Späť dopredu

Varovanie! Náhľad snímky sa používa iba na informačné účely a nemusí poskytnúť prehľad o všetkých možnostiach prezentácie. Ak máte záujem o túto prácu, stiahnite si plnú verziu.

Všetky živé organizmy sa delia počtom buniek: jednobunkovými a viacbunkovými.

Jednobunkové organizmy zahŕňajú: jedinečné a neviditeľné baktérie s voľným okom a prvoky.

baktériemikroskopických jednobunkových organizmov s veľkosťou od 0,2 do 10 mikrometrov. Telo baktérií sa skladá z jednej bunky. V bakteriálnych bunkách nie je žiadne jadro. Medzi baktérie sú mobilné a imobilné formy. Presúva sa s jednou alebo viacerými vlajkami. Bunky sú rôznorodé v tvare: sférické, v tvare tyčinky, spletité, vo forme: špirály, čiarka.

baktérienájdené všade, obývajúce všetky biotopy. Najväčší počet je v pôde v hĺbke 3 km. Nachádzajú sa v čerstvej a slanom vode, na ľadovcoch av horúcich prameňoch. Mnohé z nich sú vo vzduchu, v zvieratách a rastlinách. Nie je to výnimka a ľudské telo.

baktériezvláštnych spravodlivcov našej planéty. Zničí zložitú organickú hmotu mŕtvol zvierat a rastlín, čím prispieva k tvorbe humusu. Premeniť humus na minerály. Asimilujú dusík zo vzduchu a obohacujú pôdu. Baktérie sa používajú v priemysle: chemické (na výrobu alkoholov, kyselín), v lekárstve (na výrobu hormónov, antibiotík, vitamínov a enzýmov), potravín (na výrobu fermentovaných mliečnych výrobkov, na morenie zeleniny a na výrobu vína).

Všetky prvoky pozostávajú z jedinej bunky (a len usporiadanej), ale táto bunka je celý organizmus, čo vedie k samostatnej existencii.

Améba (mikroskopické zviera) podobne ako malá (0,1-0,5 mm), bezfarebná želatínová hrudka, neustále mení svoj tvar ("ameba" znamená "vymeniteľný"). Napája sa baktériami, riasami a inými prvokmi.

Ciliates papuče (mikroskopické zviera, jeho telo je tvarované ako topánka) - má predĺžené telo 0,1-0,3 mm dlhé. Pláva s pomocou cilia pokrývajúce jej telo, tupý koniec dopredu. Napája sa baktériami.

Euglena Green - telo je predĺžené, približne 0,05 mm dlhé. Pohybuje sa s flagelom. Kŕmi ako rastlina vo svetle a ako zviera v tme.

amébamožno nájsť v malých malých rybníkoch s drsným dnom (so znečistenou vodou).

Ciliates papuče - obyvateľov nádrží znečistenou vodou.

Euglena Green - žije v rybníkoch znečistených hnilobnými listami v kalužiach.

Ciliates papuče - čistí rybníky baktériami.

Po smrti najjednoduchšie sa vytvárajú vápenné usadeniny (napríklad krieda) pre ostatné zvieratá. Najjednoduchšie patogény rôznych chorôb, medzi ktorými je mnoho nebezpečných, vedie pacientov k smrti.

Koncepčný systém

Vzdelávacie úlohy:

predstaviť študentov zástupcom jednobunkových organizmov; ich štruktúra, výživa, hodnota;
naďalej tvoriť komunikačné zručnosti, pracovať v páre (skupine);
naďalej tvoriť zručnosti: porovnávať, sumarizovať, vyvodzovať závery pri plnení úloh (zamerané na konsolidáciu nového materiálu).

Typ lekcie: Výučba nového materiálu.

Typ lekcie: produktívne (vyhľadávanie), využívajúce IKT.

Metódy a techniky

vizuálne - prezentácie ("kráľovstvo divokej zveri", "baktérie", "protozoa");
slovná - konverzácia (poučenie o konverzácii); anketa: čelná, individuálna; vysvetlenie nového materiálu.

Učebné nástroje: Prezentácie: baktérie, prvok, učebnica.

Priebeh lekcie

I. Organizácia triedy (3 min.)

II. Domáca práca (1-2 min.)

III. Aktualizácia znalostí (5-10 min.)

(Aktualizácia vedomostí začína ukážkou kresby kráľovstva divočiny).

Pozrite sa pozorne na obrázok, ktoré kráľovstvá sú organizmy uvedené na obrázku? (prezentácia 16 snímka 1), (na baktérie, huby, zvieratá, rastliny).

Obr. 1 Kráľovstvo voľne žijúcich živočíchov

Koľko prírodných kráľovstiev? (4) (otázka sa kladie, aby sa do systému dostali poznatky a prišiel do schémy, snímka 2)

Čo sú všetky živé organizmy? (z buniek)

Koľko a aké skupiny môžu byť rozdelené na všetky živé organizmy? (snímka 3), (v závislosti od počtu buniek)

* študenti nemusia menovať zástupcov jednobunkových (** s najväčšou pravdepodobnosťou by nemali menovať tých najjednoduchších, pretože s nimi ešte nie sú oboznámení).

IV. Priebeh hodiny (20-25 min.)

Pamätali sme si: kráľovstvo prírody; a do akých skupín sú organizmy rozdelené (podľa počtu buniek), urobme predpoklady o tom, čo budeme študovať dnes. (Študenti vyjadrujú svoje názory, učiteľ ich usmerňuje a "vedie" k téme) (snímka 4).

Téma: jednobunkové organizmy

Čo si myslíte, že je účelom našej lekcie? (Predpoklady študentov, učiteľ posiela, opravuje).

cieľ: Úvod do štruktúry jednobunkových organizmov

Na splnenie nášho cieľa budeme pokračovať "Cesta do krajiny baktérií a prvokov" (snímka 6)

(Nezávislá práca študentov s prezentáciami: "Baktérie" ( prezentácia 2), "Najjednoduchšie" ( prezentácia 1) podľa pokynov učiteľa)

(Pred začiatkom práce sa držia fyzický gombík múky, snímka 5)

Tabuľka 1: Jednorazové zvieratá(diapozitívy 7, 8)

Názov jednobunkový (názov: prvok, baktérie)	Habitat (kde žijú?)	Jedlo (kto alebo čo jedia?)	Veľkosť korpusu (v mm)	Hodnota (výhoda, ujma)
baktérie	všade (pôda, vzduch, voda atď.)	väčšina baktérií vyživuje organické látky	malé rozmery; bunky nemajú jadro	lekári, zlepšujú úrodnosť pôdy, používajú sa v potravinárskom priemysle na získanie liekov
Najjednoduchšie:
améba	v rybníkoch	baktérie, riasy a iné prvoky	0,1-0,5, želatínová hrudka	potraviny pre iné zvieratá, pôvodca chorôb ľudí a zvierat
Ciliates papuče	v nádržiach	baktériami	0,1-0,3; podobne ako topánka, telo je pokryté riasami	potraviny pre iné zvieratá, čistí rybníky baktérií
Najjednoduchšie:
Euglena Green	v rybníkoch, kalužiach	Kŕmi ako rastlina vo svetle a ako zviera v tme	0,05, pozdĺžne telo, s flagellum	krmivo pre iné zvieratá

Po tejto práci nasleduje diskusia o tabuľke (a teda o novom materiáli, s ktorým sa chlapci stretli počas "Cestovania").

(Po diskusii sa vráťte k cieľu, nie?)

(Žiaci robia závery o rovnakom spôsobe takýchto jednobunkových organizmov ?, snímka 9)

V. Zhrnutie lekcie (5 min.)

Rozpoznanie problémov:

Mala som lekciu?
Kto sa mi páčilo pracovať s lekciou viac?
Čo som z tejto lekcie pochopil?

Referencie:

Učebnice: A. A. Pleshakov, N. I. Sonin. Nature. Stupeň 5 - M .: Drofa, 2006.
Hare R.G., Rachkovskaya I.V., Stambrovskaya V.M. Biology. Skvelý odkaz pre školákov. - Minsk: "Vysoká škola", 1999.

3.2. Reprodukcia organizmov, ich význam. Metódy reprodukcie, podobnosti a rozdielnosti sexuálnej a bezpohlavnej reprodukcie. Používanie sexuálnej a nehostinnej reprodukcie v ľudskej praxi. Úloha meiózy a oplodnenia pri zabezpečovaní stálosti počtu chromozómov v generáciách. Použitie umelého oplodnenia u rastlín a zvierat.

3.3. Ontogenéza a jej zákony. Špecializácia buniek, tvorba tkanív, orgánov. Embryonálny a poststebryonický vývoj organizmov. Životné cykly a striedanie generácií. Príčiny zhoršeného vývoja organizmov.

3.5. Vzory dedičnosti, ich cytologický základ. Mono- a hybridné križovanie. Vzory dedičstva založil G. Mendel. Prepojené dedičstvo znakov, narušenie génových väzieb. Zákony T. Morgana. Chromozomálna teória dedičnosti. Podlaha genetiky. Dedičnosť pohlavných znakov. Genotyp ako kompletný systém. Vývoj znalostí o genotype. Ľudský genóm. Interakcia s génom. Riešenie genetických problémov. Prekročenie mapovania. Zákony G. Mendela a ich cytologický základ.

3.6. Variabilita znakov v organizmoch: modifikácia, mutácia, kombinácia. Druhy mutácií a ich príčiny. Hodnota variability v živote organizmov a vo vývoji. Reakčná miera

3.6.1. Variabilita, jej druh a biologický význam.

3.7. Škodlivé účinky mutagénov, alkoholu, liekov, nikotínu na genetický aparát bunky. Ochrana životného prostredia pred kontamináciou mutagénmi. Identifikácia zdrojov mutagénov v prostredí (nepriamo) a posúdenie možných dôsledkov ich vplyvu na ich vlastné telo. Zdedené ľudské ochorenia, ich príčiny, prevencia.

3.7.1. Mutagény, mutagenéza.

3.8. Výber, jeho úlohy a praktická hodnota. Vyučovanie N.I. Vavilova o centrách rozmanitosti a pôvodu pestovaných rastlín. Zákon homológnych sérií v dedičnej variabilite. Metódy chovu nových odrôd rastlín, plemien zvierat, kmeňov mikroorganizmov. Hodnota genetiky pre chov. Biologický základ kultivácie pestovaných rastlín a domácich zvierat.

3.8.1. Genetika a výber.

3.8.2. Metódy práce I.V. Michurina.

3.8.3. Centra pôvodu pestovaných rastlín.

3.9. Biotechnológia, bunkové a genetické inžinierstvo, klonovanie. Úloha teórie buniek pri tvorbe a vývoji biotechnológie. Hodnota biotechnológie pre rozvoj chovu, poľnohospodárstva, mikrobiologického priemyslu, zachovanie genofondu planéty. Etické aspekty vývoja niektorých výskumov v oblasti biotechnológie (klonovanie ľudí, riadené zmeny genómu).

3.9.1. Bunkové a genetické inžinierstvo. Biotechnológia.

Rôzne organizmy: jednobunkové a mnohobunkové; autotrofy, heterotrofy.

Jednobunkové a mnohobunkové organizmy

Mimoriadna rozmanitosť živých bytostí na našej planéte nás núti nájsť rôzne kritériá pre ich klasifikáciu. Preto sú označované ako bunkové a necelulárne formy života, pretože bunky sú jednotkou štruktúry takmer všetkých známych organizmov - rastlín, zvierat, húb a baktérií, zatiaľ čo vírusy sú ne-bunkové formy.

V závislosti od počtu buniek, ktoré tvoria telo, a rozsah ich interakcie izolované jednobunkové, koloniálne a mnohobunkových organizmov. Napriek skutočnosti, že všetky bunky morfologicky podobné a sú schopné normálne funkcie buniek (metabolizmus, udržiavanie homeostázy, vývoja, atď), Bunky jednobunkových organizmov slúži ako kompletný organizmu. Bunkové delenie v jednobunkových so sebou nesie zvýšenie počtu osôb a v ich životnom cykle bez mnohobunkových fáze. Všeobecne platí, že jednobunkové organizmy sú rovnaké bunkové a organizmální organizácie. Je drvivá väčšina jednobunkových baktérií, niektoré zvieratá (prvoky), rastliny (niektoré riasy) a huby. Niektoré dokonca ponúkajú taxonómiu prideliť jednobunkové organizmy v určitej oblasti - protists.

koloniálnej označované ako organizmy, v ktorých sú proces asexuálnu reprodukciu jednotlivých pobočiek spojených s tele matky, ktoré tvoria viac či menej zložité združenia - kolónie. Okrem kolónií mnohobunkových organizmov, ako sú koraly, existujú kolónie jednobunkových organizmov, ako sú riasy a Pandorinu eudorina. Colonial organizmy, sa zdá byť prostredníkom v procese vzniku mnohobunkových organizmov.

Viacbunkové organizmyNie je pochýb o tom, že majú vyššiu úroveň organizácie ako jednobunkové, pretože ich telo je tvorené množstvom buniek. Na rozdiel od koloniálnych, ktoré môžu mať viac ako jednu bunku, v multibunkových organizmoch sa bunky špecializujú na vykonávanie rôznych funkcií, čo sa odráža aj v ich štruktúre. Cena za túto špecializáciu je strata ich buniek schopnosťou samostatne existovať a často reprodukovať ich vlastný druh. Rozdelenie jednej bunky vedie k rastu mnohobunkového organizmu, ale nie k jeho rozmnožovaniu. Ontogénnosť mnohobunkových organizmov sa vyznačuje procesom rozdrvenia oplodneného vajíčka na množstvo buniek blastomérov, z ktorých sa vytvorí organizmus s diferencovanými tkanivami a orgánmi. Viacbunkové organizmy sú zvyčajne väčšie ako jednobunkové organizmy. Zvýšenie veľkosti tela vo vzťahu k ich povrchu prispelo k komplikácii a zlepšeniu metabolických procesov, tvorbe vnútorného prostredia av konečnom dôsledku im poskytlo väčšiu odolnosť voči vplyvom prostredia (homeostáza). Takto mnohobunkové majú v organizácii niekoľko výhod v porovnaní s jednobunkovými a predstavujú kvalitatívny skok v procese vývoja. Niekoľko baktérií je mnohobunkových, väčšina rastlín, zvierat a húb.

Autotrofy a heterotrofy

Podľa spôsobu výživy sú všetky organizmy rozdelené na autotrofy a heterotrofy. Autotrofy môžu nezávisle syntetizovať organické látky z anorganických látok, zatiaľ čo heterotrofy používajú výlučne pripravené organické látky.

Niektoré autotrofy môžu použiť na syntézu organických zlúčenín ľahkú energiu - takéto organizmy sa nazývajú fotoautotrofy, sú schopné fotosyntézy. Foto autotrofy sú rastliny a súčasťou baktérií. Chemoautotrofy, ktoré extrahujú energiu oxidáciou anorganických zlúčenín v procese chemosyntézy, s nimi úzko súvisia - to sú niektoré baktérie.

saprotroph tzv. heterotrofných organizmov, ktoré sa živia organickými zvyškami. Zohrávajú dôležitú úlohu v obehu látok v prírode, pretože zabezpečujú dokončenie existencie organických látok v prírode a rozkladajú ich na anorganické. Saprotrofy sa teda podieľajú na tvorbe pôdy, čistení vody atď. Saprotrofy zahŕňajú mnoho húb a baktérií, ako aj niektoré rastliny a zvieratá.

Vírusy - necelulárne formy života

Vírusové vlastnosti

Spolu s bunkovou formou života existujú aj iné než bunkové formy - vírusy, viroidy a prióny. Vírusy (z latiny Vira - jed) sa nazývajú najmenšie živé objekty, neschopné prejavovať žiadne známky života mimo buniek. Skutočnosť ich existencie dokázala v roku 1892 ruský vedec DI Ivanovský, ktorý zistil, že ochorenie tabakových rastlín - tzv. Tabakovej mozaiky - je spôsobené nezvyčajným patogénom, ktorý prechádza cez bakteriálne filtre (obrázok 3.1), ale až v roku 1917 "Errel vyzdvihol prvý vírus - bakteriofág: vírusy sú skúmané virologickou vedou (z latinského vírusu a gréckeho slova Logos - slovo, veda).

V súčasnosti je už známe okolo 1000 vírusov, ktoré sú klasifikované podľa objektov poškodenia, formy a iných znakov, najčastejšie je však klasifikácia podľa charakteristík chemického zloženia a štruktúry vírusov.

Na rozdiel od bunkových organizmov, vírus pozostáva len z organických látok - hlavne nukleových kyselín a bielkovín, ale niektoré vírusy tiež obsahujú lipidy a sacharidy.

Všetky vírusy sú bežne rozdelené na jednoduché a zložité. Jednoduché vírusy pozostávajú z nukleovej kyseliny a proteínovej škrupiny - kapsidy. Capsid nie je monolitický, je zostavený z proteínových podjednotiek - kapsomeres. V komplexných vírusoch je kapsid potiahnutý lipoproteínovou membránou - superzakapsidom, ktorý tiež obsahuje glykoproteíny a proteíny neštruktúrnych enzýmov. Najkomplexnejšou štruktúrou sú bakteriálne vírusy - bakteriofágy (z gréckych baktérií - hůlky a fagos - jedlíci), ktoré majú hlavu a proces, alebo "chvost". Hlava bakteriofága je tvorená proteínovou kapsidou a uzavretou nukleovou kyselinou. V chvoste je bielkovinový vak a vo vnútri je skrytá dutina. V spodnej časti tyče je špeciálna doska s hrotmi a závitmi zodpovednými za interakciu bakteriofága s povrchom bunky.

Na rozdiel od bunkových foriem života, ktoré majú DNA aj RNA, je prítomný iba jeden typ nukleovej kyseliny vo vírusoch (buď DNA alebo RNA), takže sú rozdelené na DNA vírusy kiahní, herpes simplex, adenovírusy, vírusy hepatitídy a bakteriofágy) a vírusy obsahujúce RNA (vírusy tabakovej mozaiky, HIV, encefalitída, osýpky, rubeola, besnota, chrípka, iné vírusy hepatitídy, bakteriofágy atď.). V niektorých víroch môže byť DNA reprezentovaná jednovláknovou molekulou a RNA dvojvláknovou.

Keďže vírusy nemajú organely pohybu, infekcia prebieha priamym kontaktom vírusu s bunkou. Toto sa vyskytuje hlavne kvapkami vo vzduchu (chrípka), tráviacim systémom (hepatitída), krvou (HIV) alebo transportérom (vírusom encefalitídy).

Priamo do bunky sa vírusy môžu dostať náhodne s tekutinou absorbovanou pinocytózou, ale častejšie ich predchádza kontakt s bunkovou membránou hostiteľskej bunky, čoho výsledkom je vírusová nukleová kyselina alebo celá vírusová častica v cytoplazme. Väčšina vírusov nemôže preniknúť žiaden hostiteľskej bunky a v dobre definované, napríklad vírusy hepatitídy ovplyvniť pečeňové bunky a vírus chrípky - slizničných buniek horných ciest dýchacích, pretože sú schopné interakcie so špecifickými proteínové receptory na povrchu membrány kletki hostiteľa, ktorý nie je prítomný v iných bunkách.

Vzhľadom na to, že rastliny, baktérie a huby majú silné bunkové steny, vírusy, ktoré infikujú tieto organizmy, tvoria vhodné úpravy penetrácie. Takže bakteriofágy, po interakcii s povrchom hostiteľskej bunky, "prepichujú" ich jadrom a injekciu nukleovej kyseliny do cytoplazmy hostiteľskej bunky (obrázok 3.2). Pri hubách dochádza k infekcii najmä vtedy, keď sú poškodené bunkové steny, v rastlinách je možné dosiahnuť obidve vyššie uvedené cesty, ako aj penetráciu vírusu prostredníctvom plazmodesmázy.

Po preniknutí do bunky dochádza k "odstraňovaniu" vírusu, to znamená, že kapsida sa stratila. Ďalšie udalosti závisia od povahy vírusovej nukleovej kyseliny: vírusy obsahujúce DNA vložia svoju DNA do genómu hostiteľskej bunky (bakteriofágy) a DNA sa buď najskôr syntetizuje na RNA, ktorá sa potom vloží do genómu hostiteľskej bunky (HIV), alebo sa môže priamo dochádza k syntéze proteínov (vírus chrípky). Reprodukcia vírusovej nukleovej kyseliny a syntéza kapsidových proteínov za použitia zariadenia na syntézu bielkovín v bunke sú základnými zložkami vírusovej infekcie, po ktorej sa uskutoční samovoľné zostavenie vírusových častíc a opustia bunku. V niektorých prípadoch vírusové častice opúšťajú bunku, postupne otbechkovyv z nej a v iných prípadoch dochádza k mikroexplóze, sprevádzanej bunkovou smrťou.

Vírusy nielen inhibujú syntézu svojich vlastných makromolekúl v bunke, ale môžu tiež spôsobiť poškodenie bunkových štruktúr, najmä počas masového výstupu z bunky. To má za následok, napríklad masívne strata priemyselných baktérií produkujúcich kyselinu mliečnu kultúr v prípade porážky niektorej bakteriofágy, imunita poruchy v dôsledku zničenia HIV T4 lymfocytov, ktoré sú jedným z hlavných častí obranyschopnosť organizmu, početné krvácanie a straty na životoch v dôsledku infekcie Ebola, pre znovuzrodenie buniek a vznik rakoviny atď.

Napriek tomu, že vírusy, ktoré prenikli do bunky, často rýchlo potláčajú svoje opravné systémy a spôsobujú smrť, je pravdepodobný aj iný scenár - aktivácia obranyschopnosti tela spojená so syntézou antivírusových proteínov, ako je interferón a imunoglobulíny. V tomto prípade sa reprodukcia vírusu preruší, nové vírusové častice sa nevytvoria a zvyšky vírusu sa odstránia z bunky.

Vírusy spôsobujú početné ochorenia u ľudí, zvierat a rastlín. V rastlinách je to mozaika tabaku a tulipánov, u ľudí - chrípka, rubeola, osýpky, AIDS atď. V dejinách ľudstva vírusy pravých kiahní, "Španiel" a teraz HIV zabili stovky miliónov ľudí. Infekcia však môže tiež zvýšiť odolnosť tela voči rôznym patogénom (imunity), a tým prispieť k ich evolučnému pokroku. Okrem toho môžu vírusy "chytiť" časti genetických informácií hostiteľskej bunky a preniesť ich na ďalšiu obeť, čím sa zabezpečí takzvaný horizontálny prenos génu, vznik mutácií a napokon dodanie materiálu pre proces vývoja.

V súčasnosti sú vírusy široko používané pri štúdiu štruktúry a funkcií genetického prístroja, ako aj princípy a mechanizmy na implementáciu dedičných informácií, používajú sa ako nástroj genetického inžinierstva a biologickej kontroly patogénov určitých chorôb rastlín, húb, zvierat a ľudí.

AIDS a HIV

HIV (vírus ľudskej imunitnej nedostatočnosti) bol objavený až začiatkom 80. rokov 20. storočia, avšak rýchlosť šírenia ochorenia spôsobeného týmto ochorením a neschopnosť liečiť sa v tomto štádiu vývoja medicíny si vyžaduje, aby sa mu venovala zvýšená pozornosť. V roku 2008 získali F. Barre-Sinussi a L. Montagnier Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu za výskum HIV.

HIV je komplexný vírus obsahujúci RNA, ktorý postihuje hlavne T4 lymfocyty, ktoré koordinujú prácu celého imunitného systému (obrázok 3.3). RNA vírusu je syntetizovaná enzýmovou RNA-dependentnou DNA polymerázou (reverzná transkriptáza), ktorá je vložená do genómu hostiteľskej bunky, transformovaná do provírusu a "skrytá" na dobu neurčitú. Následne sa z tohto segmentu DNA začne čítať informácie o vírusovej RNA a proteínoch, ktoré sa zhromažďujú na vírusové častice a takmer súčasne opúšťajú, odsudzujúc na smrť. Vírusové častice infikujú všetky nové bunky a vedú k zníženiu imunity.

Infekcia HIV má niekoľko fáz, s dlhým časom môže byť človek nosičom choroby a infikovať iných ľudí, no bez ohľadu na to, ako dlho trvá toto obdobie, stále nastáva posledná fáza, ktorá sa nazýva syndróm získanej imunodeficiencie alebo AIDS.

Ochorenie je charakterizované znížením a následnou úplnou stratou imunitného systému pre všetky patogény. Príznaky AIDS sú chronické lézie slizníc úst a kože, patogény vírusových a hubových ochorení (herpes, kvasinky atď.), Ťažká pneumónia a ďalšie choroby súvisiace s AIDS.

HIV sa prenáša sexuálne, cez krv a iné telesné tekutiny, ale nie je prenášaný cez ruky a každodenné predmety. Spočiatku v našej krajine bola infekcia HIV častejšie spojená s nerozlišujúcim sexuálnym stykom, najmä s homosexuálnou drogou, injekčnou drogovou závislosťou, transfúziou infikovanej krvi, zároveň epidémia prekročila rizikové skupiny a rýchlo sa šíri do iných kategórií obyvateľstva.

Hlavným prostriedkom prevencie šírenia infekcie HIV je používanie kondómov, diskriminácia v súvislosti s pohlavím a nepoužívanie drog.

Opatrenia na zabránenie šírenia vírusových ochorení

Hlavným prostriedkom prevencie vírusových ochorení u človeka je na sebe gázu obväz v styku s pacientmi ochorenia dýchacích ciest, umývanie rúk ovocia a zeleniny, leptanie stanovište vektory vírusových ochorení, očkovanie proti kliešťovej encefalitídy, sterilizácia lekárskych nástrojov v nemocniciach a iných. Aby sa zabránilo infekcii HIV by tiež mal prestať používať alkohol, drogy, mať jediného sexuálneho partnera, používať osobné ochranné prostriedky na sexuálne účely kontakty, atď.

viroidov

Viroidy (z latinského vírusu - jed a gréčtina, Eidos - forma, typ) - to sú najmenšie patogény chorôb rastlín, ktoré zahŕňajú len RNA s nízkou molekulovou hmotnosťou.

Ich nukleová kyselina pravdepodobne nekóduje svoje vlastné proteíny, ale reprodukuje sa iba v bunkách hostiteľskej rastliny pomocou svojich enzýmových systémov. Často môže tiež rezať DNA hostiteľskej bunky na niekoľko kúskov a tým zabíjať bunku a rastlinu ako celok na smrť. Takže pred niekoľkými rokmi viroidy zabili milióny kokosových paliem na Filipínach.

prióny

Prióny (skrátené, proteínové infekčné a -on) sú malé infekčné látky s proteínovou povahou, ktoré majú formu vlákna alebo kryštálu.

Rovnaké zloženie proteínov je v normálnej bunke, ale prióny majú špeciálnu terciárnu štruktúru. Keď vstúpia do tela s jedlom, pomáhajú zodpovedajúcim "normálnym" proteínom získať vlastnú štruktúru samotných priónov, čo vedie k akumulácii "abnormálnych" proteínov a nedostatku normálnych proteínov. To samozrejme spôsobuje dysfunkciu tkanív a orgánov, hlavne centrálneho nervového systému, a vývoj súčasných nevyliečiteľných ochorení: "choroba šialených kráv", Creutzfeldt-Jacobova choroba, kuru atď.

Reprodukcia organizmov, ich význam

Schopnosť organizmov reprodukovať svoj vlastný druh je jednou zo základných vlastností živých. Napriek tomu, že život ako celok je spojitý, očakávaná dĺžka života jednotlivca je konečná, takže prenos dedičných informácií z jednej generácie na druhú pri reprodukcii zaisťuje prežitie tohto typu organizmu počas dlhých časových období. Reprodukcia tak zabezpečuje kontinuitu a kontinuitu života.

Povinnou podmienkou pre rozmnožovanie je získať viac potomkov než rodičov, pretože nie všetci potomkovia budú môcť žiť v tej štádiu vývoja, v ktorej budú schopní porodiť, pretože môžu byť zničené predátormi, zomierajú z chorôb a prírodných katastrof, ako sú požiare, záplavy atď.

Metódy reprodukcie, podobnosti a rozdielov medzi sexuálnou a bezpohlavnou reprodukciou

V prírode existujú dve hlavné spôsoby reprodukcie - bezpohlavné a sexuálne.

Asexuálna reprodukcia je spôsob reprodukcie, pri ktorom sa nezúčastňuje ani tvorba ani splynutie špecializovaných zárodočných buniek - gamétou a zúčastňuje sa len jeden rodičovský organizmus. Základom bezpohlavnej reprodukcie je mitotické delenie buniek.

V závislosti od toho, koľko buniek materského organizmu vedie k vzniku nového jedinca, rozmnožovanie bezsievu je rozdelené na samotné a bez vegetácie. Pri nevyslovenom rozmnožovaní sa dcéra vyvíja z jedinej bunky materského organizmu a vegetatívnej, zo skupiny buniek alebo celého orgánu.

V prírode existujú štyri hlavné druhy bezproblémovej reprodukcie: binárne rozdelenie, viacnásobné rozdelenie, sporulačné a jednoduché rozmnožovanie.

Binárne rozdelenie je v podstate jednoduché mitotické rozdelenie jednobunkového materského organizmu, v ktorom sa jadro rozdelí najprv a potom cytoplazma. Je charakteristická pre rôznych predstaviteľov rastlinných a živočíšnych kráľovstiev, ako je napríklad ameba proteus a ciliates topánky.

Viacnásobnému rozdeleniu alebo schizogóniu predchádza opakované rozdelenie jadra, po ktorom sa cytoplazma rozdelí na zodpovedajúci počet fragmentov. Tento druh asexuálnej reprodukcie sa vyskytuje u jednobunkových zvierat - sporozoánov, napríklad u malária plazmodia.

Mnoho rastlín a húb v životnom cykle tvorby spór - jednobunkové špecializované formácie obsahujúce zásoby živín a pokryté hustou ochrannú škrupinu. Spóry sú rozptýlené vetrom a vodou a za priaznivých podmienok klíčia a vytvárajú nový mnohobunkový organizmus.

Typickým príkladom rozmnožovania ako druhu asexuálnej reprodukcie je kvasenie, v ktorom sa na povrchu materskej bunky objaví malý výčnelok, po ktorom sa jedno jadro pohybuje a potom sa odstráni nová malá bunka. Tým sa zachová schopnosť materskej bunky ďalej rozdeliť a počet jedincov sa rýchlo zvyšuje.

Vegetatívna reprodukcia sa môže uskutočňovať vo forme rozmnožovania, fragmentácie, poly-embryonie atď. Pri budení hydra tvorí výčnelok steny tela, ktorá sa postupne zväčšuje a ústny otvor obklopený chápadlami vystupuje na prednom konci. Výsledkom je vytvorenie malej hydra, ktorá je potom oddelená od materského organizmu. Budenie je tiež charakteristické pre množstvo koralových polypov a korytnačiek.

Fragmentácia je sprevádzaná rozdelením tela na dve alebo viac častí a od každého sa rozvíjajú plnohodnotní jedinci (medúzy, sasanky, ploché a kruhochníky, ostnatokožce).

S polyembryónom vzniklo embryo, vrátane výsledku oplodnenia, rozdelené na niekoľko embryí. Tento jav sa vyskytuje pravidelne v armádách, ale môže sa vyskytnúť aj u ľudí v prípade identických dvojčiat.

Najviac rozvinutá kapacita pre vegetatívnu reprodukciu v rastlinách, v ktorých môže začiatok nového organizmu produkovať hľuzy, cibuľky, odrezky, koreňové výhonky, múky a dokonca aj pľúcne púčiky.

Pre bezpohlavnú reprodukciu je potrebný iba jeden rodič, čo šetrí čas a energiu potrebnú na hľadanie sexuálneho partnera. Okrem toho môžu vzniknúť nové osoby z každého fragmentu materského organizmu, ktorý je tiež ekonomikou látky a energie vynaloženou na reprodukciu. Rýchlosť bezpohlavnej reprodukcie je taktiež pomerne vysoká, napríklad baktérie sú schopné rozdeliť každých 20-30 minút a extrémne rýchlo zvyšujú ich počet. S touto metódou reprodukcie sa geneticky identickými potomkami tvoria klony, ktoré možno považovať za výhodu za predpokladu, že podmienky prostredia sú konštantné.

Avšak vzhľadom na skutočnosť, že jediným zdrojom genetickej variability sú náhodné mutácie, takmer úplná absencia variability medzi potomkami znižuje ich adaptabilitu na nové environmentálne podmienky počas vysporiadania a v dôsledku toho zomierajú v oveľa väčších množstvách ako počas sexuálnej reprodukcie.

Sexuálna reprodukcia - reprodukčná metóda, pri ktorej sa tvorba a splynutie zárodočných buniek alebo gamét uskutočňuje v jednej bunke, zygote, z ktorej sa vyvinie nový organizmus.

Ak sa počas sexuálnej reprodukcie taveného somatických buniek s diploidná chromozómov (y 2n = 46 osôb), je už v druhej generácie v bunkách nového organizme obsiahnutý bude mať tetraploidná sadu (u ľudí 4n = 92), tretí - oktoploidním a tak ďalej. ,

Avšak veľkosť eukaryotických buniek, nie sú neobmedzené, že by sa mala pohybovať medzi 10-100 mikrónov, ako v menšej klietke nebude obsahovať kompletnú sadu nevyhnutné na jej fungovanie a štruktúr látok, a vo veľkých veľkostiach bude porušený aj poskytujú bunky s kyslíkom, oxidom uhličitým, vody a ďalších potrebných látok. Preto veľkosť jadra, v ktorom sú umiestnené chromozómy, nesmie presiahnuť 1/5-1 / 10 objemu buniek a ak sú tieto podmienky porušené, bunka už nemôže existovať. Sexuálna reprodukcia teda vyžaduje predbežné zníženie počtu chromozómov, ktoré sa obnovia počas oplodnenia, čo je zabezpečené procesom delenia meiotických buniek.

Zníženie počtu chromozómov musí byť tiež striktne usporiadané a rovnocenné, pretože ak nový organizmus nemá úplné dvojice chromozómov s celkovým normálnym množstvom, nebude to ani životaschopné, alebo bude sprevádzané vývojom závažných ochorení.

Takže meióza prináša zníženie počtu chromozómov, ktoré sa obnovujú počas oplodnenia, pričom sa zachová celková stálosť karyotypu.

Jednotlivé formy sexuálnej reprodukcie sú parthenogenéza a konjugácia. V priebehu parthenogenézy alebo nedotknutého vývoja sa vyvinie nový organizmus z neoplodneného vajíčka, ako napríklad v daphnia, včely a niektoré skalné jaštery. Niekedy je tento proces stimulovaný zavedením spermií z iného druhu.

V procese konjugácie, ktorý je typický napríklad v prípade ciliátov, si jednotlivci vymieňajú fragmenty dedičných informácií a potom reprodukujú asexuálne. Presne povedané, konjugácia je sexuálnym procesom, nie príkladom sexuálnej reprodukcie.

Existencia sexuálnej reprodukcie si vyžaduje výrobu najmenej dvoch typov zárodočných buniek: samcov a samíc. Živočíšne organizmy, v ktorých sa produkujú zárodočné bunky mužského a ženského pôvodu rôznymi jednotlivcami, sa nazývajú dvojdomej, zatiaľ čo tie, ktoré sú schopné produkovať oba druhy gamét - hermafroditi. Hermaphroditismus je charakteristický pre mnoho plochých a annelids, gastropods.

Rastliny, v ktorých sa nachádzajú samčeky a samičie kvetiny alebo iné, na rozdiel od pohlavných orgánov, sa nazývajú rôzne osoby dvojdomej, a majú oba druhy kvetov v rovnakom čase - monoecious.

Sexuálna reprodukcia zaisťuje vznik genetickej rozmanitosti potomstva, ktorý je založený na meióze a rekombinácii rodičovských génov počas oplodnenia. Najúspešnejšie kombinácie génov poskytujú najlepšiu adaptáciu potomkov na biotop, ich prežitie a vyššiu pravdepodobnosť prenosu dedičných informácií budúcim generáciám. Tento proces vedie k zmene charakteristík a vlastností organizmov av konečnom dôsledku k vzniku nových druhov v procese evolučného prirodzeného výberu.

Zároveň sa hmotnosť a energia používajú neefektívne počas sexuálnej reprodukcie, pretože organizmy často musia produkovať milióny gamét, ale iba niektoré z nich sa používajú počas oplodnenia. Okrem toho je potrebné vynaložiť energiu a poskytnúť ďalšie podmienky. Napríklad rastliny tvoria kvety a produkujú nektár, aby prilákali zvieratá, ktoré prinášajú peľ k ženským častiam iných kvetov, a zvieratá trávia veľa času a energie pri hľadaní partnerov a manželstva. Potom musíte stráviť veľa energie pri starostlivosti o potomstvo, pretože počas sexuálnej reprodukcie sú potomci najprv často takí malí, že mnohí z nich zomierajú pred dravcami, hladom alebo jednoducho kvôli nepriaznivým podmienkam. Z toho vyplýva, že pri nerušenej reprodukcii sú náklady na energiu oveľa nižšie. Napriek tomu má sexuálna reprodukcia aspoň jednu neoceniteľnú výhodu - genetickú variabilitu potomstva.

Sexuálna reprodukcia a sexuálna reprodukcia je široko používaná človekom v poľnohospodárstve, pestovaní okrasných zvierat, rastlinnej produkcii a iných oblastiach chovu nových odrôd rastlín a plemien zvierat, zachovávajúc ekonomicky hodnotné črty a tiež rýchly nárast počtu jedincov.

Keď sa bezpohlavná reprodukcia rastlín spolu s tradičnými metódami - rezaním, štepením a rozmnožovaním vrstvami postupne zaberajú moderné metódy spojené s používaním tkanivovej kultúry. Súčasne sa nové rastliny získavajú z malých fragmentov materskej rastliny (bunky alebo kúsky tkaniva) pestované na živnom médiu obsahujúcom všetky živiny a hormóny, ktoré rastlina potrebuje. Tieto metódy umožňujú nielen rýchle šírenie rastlinných odrôd cennými vlastnosťami, napríklad zemiakmi, ktoré sú odolné proti vírusu skrúcania listov, ale tiež získavajú organizmy, ktoré nie sú infikované vírusmi a inými patogénmi chorôb rastlín. Tkanivová kultúra je základom produkcie takzvaných transgénnych alebo geneticky modifikovaných organizmov, ako aj hybridizácie rastlinných somatických buniek, ktoré nemožno prekrížiť inými prostriedkami.

Prekračovanie rastlín rôznych odrôd umožňuje získať organizmy s novými kombináciami ekonomicky hodnotných znakov. Za týmto účelom sa používajú opeľujúce rastliny s rovnakými alebo rôznymi druhmi alebo dokonca rodu. Tento jav sa nazýva vzdialenú hybridizáciu.

Pretože vyššie zvieratá nemajú schopnosť nevyžiadanej prirodzenej reprodukcie, hlavným spôsobom ich reprodukcie je sexuálna. Za týmto účelom sa používa kríženie jedincov jedného druhu (plemena) a medzidruhovej hybridizácie a získavajú sa také známe hybridy ako mule a mule, v závislosti od toho, ktoré druhy boli odobraté ako matka - oslík a kôň. Avšak medzidruhové hybridy sú často sterilné, to znamená, že nie sú schopné produkovať potomstvo, a preto by sa mali vždy znovu vychovávať.

Umelá parthenogenéza sa používa aj na chov hospodárskych zvierat. Vynikajúci ruský genetik B. L. Astaurov zvýšil teplotu tým, že spôsobil vyšší výnos žien morušovej, ktorí tkali kokony z tenšieho a cennejšieho vlákna než muži.

Klonovanie môže byť považované za nevyslovenú reprodukciu, pretože využíva jadro somatických buniek, ktoré sa zavádzajú do oplodnenej vaječnej bunky s mŕtvym jadrom. Vyvíjajúci sa organizmus musí byť kópiou alebo klonom už existujúceho organizmu.

Hnojenie v kvitnúcich rastlinách a stavovcoch

oplodnenie - Toto je proces zlúčenia zárodočných buniek mužských a ženských s tvorbou zygotov.

V procese hnojenia dochádza k prvému rozpoznaniu a fyzickému kontaktu samcov a samíc gametov, potom k fúzii ich cytoplazmy a až v poslednej fáze integrácie dedičného materiálu. Hnojenie vám umožňuje obnoviť diploidnú sadu chromozómov, ktorá sa znižuje v procese tvorby zárodočných buniek.

Najčastejšie v prírode dochádza k oplodneniu mužských pohlavných buniek iného organizmu, ale v mnohých prípadoch je tiež možné penetráciu vlastných spermií - self-fertilizácie. Z evolučného hľadiska je samooplodnenie menej prospešné, pretože v tomto prípade je pravdepodobnosť vzniku nových kombinácií génov minimálna. Preto aj vo väčšine hermaproditických organizmov dochádza k krížovému oplodneniu. Tento proces je vlastný rastlinám a zvieratám, ale vo svojom priebehu majú vyššie uvedené organizmy niekoľko rozdielov.

Takže v kvitnúcich rastlinách predchádza hnojenie opelenie - prenos peľu obsahujúceho zárodočné bunky samcov - spermie - na stigma pistil. Tam rastie a vytvára peľovú rúrku s dvoma spermiami, ktoré sa pohybujú pozdĺž nej. Po dosiahnutí embryového vaku sa jedna spermia zlúči s vajíčkovými bunkami za vzniku zygotov a druhá s centrálnou bunkou (2n), čo vedie k následnému ukladaniu sekundárneho endospermového tkaniva. Táto metóda hnojenia dostala meno dvojité hnojenie (Obrázok 3.4).

U zvierat, najmä stavovcov, oplodnenie predchádza konvergencia gamét alebo oplodnenie. Úspešnosť inseminácie je uľahčená synchronizáciou vylučovania samčích a samíc zárodočných buniek, ako aj uvoľnením špecifických chemických látok vajíčkom, aby sa uľahčila orientácia spermiových buniek v priestore.

Pri chove kultivovaných rastlín a domácich zvierat sa ľudské úsilie zameriava predovšetkým na zachovanie a rozmnožovanie ekonomicky hodnotných znakov, zatiaľ čo odolnosť týchto organizmov voči podmienkam životného prostredia a životaschopnosti sa všeobecne znižuje. Okrem toho sa sójové bôby a mnohé ďalšie kultivované rastliny samy opeľujú, preto je nevyhnutný ľudský zásah na získanie nových odrôd. Ťažkosti môžu nastať aj v samotnom procese hnojenia, pretože niektoré rastliny a zvieratá môžu mať sterilné gény.

V rastlinách na chovné účely, umelé opeľovanie pre ktoré sú z kvetov odstránené tyčinky, a potom sa na stigmy pistilov aplikuje peľ z iných kvetov a opeľované kvety sú pokryté izolačnými čiapkami, aby sa zabránilo opeľovaniu iných rastlín. V niektorých prípadoch sa vykonáva umelé opelenie kvôli zvýšeniu výťažku, pretože semená a ovocie sa nevyvíjajú z vaječníkov nepoľných kvetov. Táto technika bola predtým praktizovaná v slnečnicových plodinách.

So vzdialenou hybridizáciou, najmä ak sa rastliny líšia v počte chromozómov, prirodzené hnojenie sa stáva buď úplne nemožné, alebo už v prvom rozdelení buniek, dochádza k porušovaniu chromozómovej nezhody a telo zomrie. V tomto prípade je hnojenie sa vykonáva in vitro a v deliacich sa bunkách počiatku ošetrených kolchicínom - látkach, ktoré poškodzujú delenie vreteno, chromozómy sú rozptýlené bunky, a potom sa vytvorí nové jadro má dvojnásobný počet chromozómov, a potom rozdelením také problémy nevyplývajú. Preto bol vytvorený vzácny kapustový hybrid G. D. Karpechenko a triticale, vysoko výnosný hybrid pšenice a raže.

Hlavné druhy hospodárskych zvierat majú ešte viac prekážok oplodňovania ako rastliny, čo núti ľudí, aby prijali drastické opatrenia. Umelá inseminácia sa používa hlavne pri chove cenných plemien, keď je potrebné získať čo najviac potomkov od jedného výrobcu. V týchto prípadoch sa semenná tekutina zhromažďuje, zmieša s vodou, umiestni do ampuliek a potom sa podľa potreby injektuje do ženského reprodukčného traktu. V rybách s umelou insemináciou u rýb sa spermie samcov získaných z mlieka zmieša s kaviárom v špeciálnych kontajneroch. Mladé mláďatá pestované v špeciálnych klietkach, potom prepustené do prírodných rezervoárov a obnovujú populáciu, napríklad jeseter v Kaspickom mori a Donovi.

Umelé oplodnenie slúži človeku na získanie nových, vysoko produktívnych odrôd rastlín a plemien zvierat, ako aj na zvýšenie ich produktivity a obnovenie prírodných populácií.

Vonkajšie a vnútorné hnojenie

U zvierat je vonkajšie a vnútorné hnojenie. na vonkajšie hnojeniebunky zárodočných buniek a samcov sú vyvedené tam, kde dochádza k ich fúzii, napríklad v krúžkovitých červoch, mäkkýšoch, necraniálnych, väčšine rýb a mnohých obojživelníkov. Napriek tomu, že nepotrebuje zblíženie chovných jedincov, u pohyblivých zvierat je možné nielen ich zblíženie, ale aj akumulácia, ako aj pri rozmnožovaní rýb.

Vnútorné hnojenie spojené so zavedením produktov mužských pohlavných orgánov do ženského genitálneho traktu a už vylúčené vajíčko vylúčené. Často má husté membrány, ktoré zabraňujú jej poškodeniu a prenikaniu ďalších spermií. Vnútorné hnojenie je charakteristické pre veľkú väčšinu suchozemských zvierat, napríklad plochých a okrúhlych červov, mnohých článkonožcov a gastropodov, plazov, vtákov a cicavcov, ako aj mnohých obojživelníkov. Tiež sa vyskytuje u niektorých vodných živočíchov, vrátane mäkkýšov hlavonožcov a chrupavých rýb.

Existuje aj stredný typ hnojenia - vonkajšie-vnútorné, v ktorom samica zachytáva genitálne produkty, špeciálne ponechané mužom na akomkoľvek substráte, ako sa to deje u niektorých článkonožcov a obojživelníkov. Vonkajšie a vnútorné hnojenie možno považovať za prechodné od vonkajšieho k internému.

Obidve vonkajšie aj vnútorné hnojenie majú svoje výhody a nevýhody. Počas vonkajšieho hnojenia sa zárodočné bunky uvoľňujú do vody alebo do vzduchu, v dôsledku čoho väčšina z nich zomrie. Tento typ oplodnenia však zabezpečuje existenciu sexuálnej reprodukcie u takýchto zvierat, ktoré sú pripojené a pomaly sa pohybujú, ako sú lastúrniky a necraniálne. V prípade vnútorného hnojenia je strata gamét určite oveľa menšia, ale substancia a energia sa vynakladajú na nájdenie partnera a potomkovia, ktorí sa rodia, sú často príliš malí a slabí a vyžadujú si dlhú starostlivosť o rodičov.

Ontogenéza a jej zákony

ontogenézy (z gréčtiny ontos - byť a genéza - výskyt, pôvod) je proces individuálneho vývoja organizmu od narodenia až po smrť. Tento termín bol zavedený v roku 1866 nemeckým vedcom E. Haeckelom (1834-1919).

Výskyt zygoty v dôsledku oplodnenia vajíčka bunkou spermií sa považuje za narodenie organizmu, aj keď sa v priebehu parthenogenézy nevytvára žiadna zygota. V procese ontogenézy dochádza k rastu, diferenciácii a integrácii častí vyvíjajúceho sa organizmu. odlíšenie (od lat. zredukovať - rozdiel) je proces výskytu rozdielov medzi homogénnymi tkanivami a orgánmi, ich zmeny v priebehu vývoja jednotlivcov, vedúce k tvorbe špecializovaných tkanív a orgánov.

Vzory ontogenézy sú predmetom štúdie embryológie (z gréčtiny embryo - embryo a logos - slovo, veda). Významným príspevkom k jeho vývoji bol vyrobený ruskými vedcami K. Baer (1792-1876), ktorý objavil cicavcov vajcia a dať embryologický založená na dôkazoch klasifikácie stavovcov, AO Kovalevsky (1849-1901) a II Mechnikova (1845-1916 ) - zakladatelia teórie zárodočnej línie a komparatívnej embryológie, ako aj A. N. Severtsov (1866-1936), ktorí pokročili v teórii vzniku nových znakov v akejkoľvek fáze ontogenézy.

Individuálny vývoj je charakteristický len pre mnohobunkové organizmy, pretože v jednobunkovom raste a vývoji končí na úrovni jednej bunky a diferenciácia úplne chýba. Priebeh ontogenézy je určený genetickými programami, ktoré sú zakotvené v procese vývoja, to znamená, že ontogenéza je krátkym opakovaním historického vývoja daného druhu alebo fylogenézy.

Napriek nevyhnutnému prepínaniu jednotlivých skupín génov počas individuálneho vývoja sa všetky zmeny v tele postupujú postupne a neporušujú ich integritu, ale udalosti každej predchádzajúcej fázy majú významný vplyv na priebeh nasledujúcich fáz vývoja. Takže akékoľvek narušenia vývojového procesu môžu viesť k prerušeniu procesu ontogenézy v ktoromkoľvek štádiu, čo je často prípad embryí (tzv. Potratov).

Jednota priestoru a čas pôsobenia je teda charakteristická pre proces ontogenézy, pretože je neoddeliteľne spojená s telom jedinca a jednostranne.

Fetálny a poststebryonický vývoj organizmov

Obdobia ontogenézy

Existuje niekoľko období ontogenézy, avšak najčastejšie v ontogenéze zvierat, embryonálnych a postembryonických období sa rozlišuje.

Embryonálne obdobie Začína sa tvorbou zygoty v procese hnojenia a končí sa narodením organizmu alebo jeho uvoľnením zo zárodočných (vaječných) membrán.

Postembryonické obdobie pokračuje od narodenia až po smrť organizmu. Niekedy vylučujú a proembryonického obdobia alebo progenez, ktoré zahŕňajú gametogenézu a hnojenie.

Embryonálny vývoj, alebo embryogenézy u zvierat a ľudí sú rozdelené do niekoľkých etáp: drvenie, gastrulácia, histogenéza a organogenéza, a tiež obdobie diferencovaného embrya.

zdrvujúcu - to je proces mitotického rozdelenia zygotov na menšie a menšie bunky - blastomér (obrázok 3.5). Najprv sa vytvoria dve bunky, potom štyri, osem atď. Zníženie veľkosti buniek je spôsobené hlavne skutočnosťou, že z rôznych dôvodov neexistuje žiadna perióda Gj v interfáze bunkového cyklu, v ktorej by veľkosť dcérskych buniek mala vzrásť. Tento proces je podobný rozdeleniu ľadu, nie je však chaotický, ale prísne nariadený. Napríklad u ľudí je táto fragmentácia bilaterálna, tj obojstranná symetrická. Výsledkom drvenia a následnej divergencie buniek blastula - jednovrstvový mnohobunkový zárodok, ktorý je dutou guľou, ktorej steny tvoria blastomérne bunky a vnútorná dutina je naplnená kvapalinou a je nazývaná blastocoel.

gastrulation nazývajú proces tvorby dvoj alebo trojvrstvového zárodku - gastrula(z gréčtiny Gaster - žalúdok), ku ktorému dochádza ihneď po vzniku blastuly. Gastrulácia sa uskutočňuje pohybom buniek a ich skupín voči sebe navzájom, napríklad lisovaním jednej zo stien blastuly. Okrem dvoch alebo troch vrstiev buniek má gastrula tiež primárny ústa - blastopore.

Sú nazývané bunkové vrstvy gastruly zárodočné listy. Existujú tri vrstvy klíčkov: ektoderm, mezoderm a endoderm. ektoderm (z gréčtiny Ektos - vonku, vonku a dermis - koža) je vonkajšia zárodková vrstva, mesoderma (z gréčtiny Mezos - stredné, stredné) - stredné a entodermu (z gréčtiny Entos - vnútri) - vnútorné.

Napriek skutočnosti, že všetky z vyvíjajúceho sa organizmu bunky sú odvodené z jedinej bunky - zygota - a obsahujú rovnakú sadu génov, to znamená, že sú jeho klony, ktoré sú vytvorené ako výsledok mitotické delenie, gastrulation proces je sprevádzaný diferenciácie buniek. Diferenciácia je dôsledkom prepínania skupín génov v rôznych častiach embrya a syntézy nových bielkovín, ktoré v budúcnosti určujú špecifické funkcie bunky a ponechajú odtlačok na jej štruktúru.

Na špecializáciu buniek opisuje a okolie iných buniek, rovnako ako hormóny. Napríklad, ak sa fragment, z ktorého sa vyvinie akord z jedného žrebového embrya, transplantuje do iného, bude to spôsobovať tvorbu zárodku nervového systému na nesprávnom mieste a začne sa vytvárať dvojité embryo. Tento jav sa nazýva embryonálna indukcia.

histogenézy proces tvorby zrelých tkanív, ktoré sú vlastné dospelému organizmu, a organogenézy - proces tvorby orgánov.

V procese histogenézy a organogenézy sa z ektodermu tvorí epitelium kože a jej deriváty (vlasy, nechty, pazúry, perie), epitel ústnej dutiny a zubnej skloviny, konečník, nervový systém, zmyslové orgány, žiabre atď. s ním žľazy (pečeň a pankreas), ako aj pľúca. A mesoderm vedie k vzniku všetkých druhov spojivového tkaniva, vrátane kostí a tkanív chrupavky kostry, svalového tkaniva kostrových svalov, obehovej sústavy, mnohých endokrinných žliaz atď.

Ukladanie neurónovej trubice na dorzálnu stranu embrya chordátov symbolizuje začiatok inej prechodnej fázy vývoja - neurula (Novoli. neurula, znížiť, z gréčtiny. neurón - nerv). Tento proces je tiež sprevádzaný položením komplexu axiálnych orgánov, ako je napríklad notochord.

Po prietoku organogenézy začína obdobie diferencované klíčky ktorý sa vyznačuje pokračovaním špecializácie buniek tela a rýchlym rastom.

V mnohých zvieratách sa embryonálne membrány a iné dočasné orgány objavujú v procese embryonálneho vývoja, ktoré nie sú užitočné pri následnom vývoji, napríklad placenty, pupočnej šnúry atď.

Podľa ich reprodukčnej schopnosti je poststebryonický vývoj zvierat rozdelený na predreprodukčnú (juvenilnú), reprodukčnú a post-reprodukčnú periódu.

Juvenilné obdobie pokračuje od narodenia až po pubertu, vyznačuje sa intenzívnym rastom a vývojom organizmu.

Rast organizmu nastáva v dôsledku nárastu počtu buniek v dôsledku rozdelenia a nárastu ich veľkosti. Existujú dva hlavné typy rastu: obmedzené a neobmedzené. úzky, alebo zatvorená výška vyskytuje sa iba v určitých obdobiach života, predovšetkým pred pubertou. Je charakteristická pre väčšinu zvierat. Napríklad človek rastie hlavne do 13-15 rokov, hoci konečná formácia tela sa odohráva až do 25 rokov. neobmedzená, alebo otvorený rast pokračuje v priebehu života jednotlivca, ako v rastlinách a niektorých rybách. K dispozícii je tiež periodický a neperiodický rast.

Rastové procesy sú kontrolované endokrinným alebo hormonálnym systémom: u ľudí je zvýšenie lineárnych rozmerov organizmu podporované uvoľňovaním somatotropného hormónu, zatiaľ čo gonadotropné hormóny ho väčšinou potláčajú. Podobné mechanizmy sa objavujú u hmyzu, v ktorom je špeciálny juvenilný hormón a moltový hormón.

V kvitnúcich rastlinách dochádza k vývoju embryí po dvojitom oplodnení, v ktorom jedna spermia oplodňuje vajíčkovú bunku a druhá - centrálna bunka. Od zygoty sa vytvára embryo, ktoré prechádza sériou rozdelení. Po prvom rozdelení je samotné embryo tvorené z jednej bunky a od druhého sa vytvoria prívesky, cez ktoré sa živiny dodávajú do embrya. Centrálna bunka vytvára triploidný endosperm, ktorý obsahuje živiny pre vývoj embrya (obrázok 3.7).

Embryonálny a poststebryonický vývoj semien rastlín je často oddelený v čase, pretože vyžadujú určité podmienky na klíčenie. Postembryonické obdobie v rastlinách je rozdelené na vegetatívne, generačné obdobia a starnutie. V vegetatívnom období dochádza k nárastu rastlinnej biomasy, v genetike sa získava schopnosť reprodukcie (v semenných rastlinách na kvitnutie a plodnosť), zatiaľ čo v období starnutia dochádza k strate schopnosti reprodukcie.

Životné cykly a striedanie generácií

Novo vytvorené organizmy nedokážu ihneď získať schopnosť reprodukovať svoj vlastný druh.

Životný cyklus - súbor vývojových štádií, počnúc zygotmi, po prechode, cez ktorý telo dosiahne zrelosť a nadobúda schopnosť reprodukcie.

V životnom cykle sa vývojové štádiá striedajú s haploidnými a diploidnými súbormi chromozómov, zatiaľ čo vyššie rastliny a zvieratá dominujú diploidnej sústave a nižšie rastliny - naopak.

Životné cykly môžu byť jednoduché a zložité. Na rozdiel od jednoduchého životného cyklu, v komplexnej sexuálnej reprodukcii sa strieda s parthenogenetickými a asexuálnymi. Napríklad daphnia kôrovce, ktoré dávajú letky v neskorých generáciách, sa na jeseň reprodukujú sexuálne. Obzvlášť zložité životné cykly niektorých húb. U mnohých zvierat dochádza pravidelne k striedaniu sexuálnych a neohraničených generácií a tento životný cyklus sa nazýva správna. Je charakteristická napríklad mnohými medúzy.

Trvanie životného cyklu je určené počtom generácií, ktoré sa vyvíjajú v priebehu roka, alebo počtom rokov, počas ktorých sa organizmus rozvíja. Napríklad rastliny sú rozdelené na ročníky a trvalky.

Znalosť životných cyklov je potrebná pre genetickú analýzu, pretože v haploidných a diploidných štádiách je účinok génov odhalený rôznymi spôsobmi: v prvom prípade existujú veľké príležitosti na prejav všetkých génov, zatiaľ čo v druhom nie sú detekované niektoré gény.

Príčiny zhoršeného vývoja organizmov

Schopnosť samoregulovať a odolávať škodlivým účinkom životného prostredia sa v organizmoch nevyskytuje okamžite. Počas embryonálneho a postembryonického vývoja, keď sa mnohé obranné systémy tela ešte nevytvorili, sú organizmy zvyčajne citlivé na pôsobenie škodlivých faktorov. Preto v prípade zvierat a rastlín je embryo chránené špeciálnymi mušľami alebo vlastným materským organizmom. Dodáva sa buď so špeciálnou výživnou tkanivou, alebo dostáva živiny priamo z materského tela. Napriek tomu zmena vo vonkajšom prostredí môže urýchliť alebo spomaliť vývoj embrya a dokonca spôsobiť výskyt rôznych porúch.

Zaznamenávajú sa faktory spôsobujúce abnormality vo vývoji embrya teratogénne, alebo teratogény. V závislosti od povahy týchto faktorov sú rozdelené na fyzikálne, chemické a biologické.

K fyzikálne faktory predovšetkým ionizujúce žiarenie, ktoré vyvolávajú početné mutácie plodu, ktoré môžu byť nezlučiteľné so životom.

chemický teratogény sú ťažké kovy, benzopyrén emitovaný automobilmi a priemyselnými rastlinami, fenoly, množstvo liekov, alkohol, drogy a nikotín.

Obzvlášť škodlivý vplyv na vývoj ľudského embrya má jeho rodičia používať alkohol, drogy, fajčenie tabaku, pretože alkohol a nikotín inhibujú bunkové dýchanie. Nedostatočná dodávka embrya kyslíkom vedie k tomu, že v formujúcich orgánoch sa vytvára menší počet buniek a orgány sú nedostatočne rozvinuté. Nervové tkanivo je obzvlášť citlivé na nedostatok kyslíka. Budúce matky používajú alkohol, drogy, fajčenie tabaku, zneužívanie drog často vedú k nezvratnému poškodeniu embrya a následnému narodeniu detí s mentálnou retardáciou alebo vrodenými deformitami.

3.4. Genetika, jej úlohy. Dedičnosť a variabilita - vlastnosti organizmov. Základné genetické koncepty.

Genetika, jej úlohy

Úspech prírodných vied a bunkovej biológie v XVIII-XIX. Storočí umožnil viacerým vedcom vyjadriť predpoklady o existencii určitých dedičných faktorov, ktoré určujú napríklad vývoj dedičných ochorení, ale tieto predpoklady neboli podložené relevantnými dôkazmi. Aj formulovať X. de Vries v roku 1889, teórie intracelulárnej pangeneza, čo naznačuje existenciu nejakej "pangens" jadre bunky, stanovenie dedičné faktory v tele, a von do protoplazmy iba tie, ktoré určujú typ bunky, neschopný zmeniť situáciu, ako aj teóriu "germplasmu" od A. Weismana, podľa ktorého vlastnosti získané počas ontogenézy nie sú zdedené.

Iba diela českého výskumníka G. Mendela (1822-1884) sa stali základným kameňom modernej genetiky. Napriek tomu, že jeho diela boli citované vo vedeckých časopisoch, súčasníci ich nevenovali pozornosť. A len opätovné objavovanie zákonov o nezávislom dedičstve troch vedcov naraz - E.Chermak, K.Corrance a X. de Vries - prinútilo vedeckú komunitu, aby sa obrátila na pôvod genetiky.

genetika - je veda, ktorá študuje zákony dedičnosti a variácie a spôsoby ich riadenia.

Úlohy genetiky v tomto štádiu je štúdium kvantitatívnych a kvalitatívnych vlastností dedičného materiálu, analýza štruktúry a fungovania genotypu, dekódovanie jemnej štruktúry génu a spôsobov regulácie aktivity génu, hľadanie génov spôsobujúcich rozvoj ľudských dedičných ochorení a spôsobov ich "korekcia", vytvorenie novej generácie liečiv pre typ DNA vakcíny, dizajn používajúci gén a bunkové inžinierstvo organizmov s novými vlastnosťami, ktoré by mohli produkovať potrebné ľudské drogy a potraviny, ako aj kompletný prepis ľudského genómu.

Dedičnosť a variabilita - vlastnosti organizmov

dedičnosť - je schopnosť organizmov prenášať svoje vlastnosti a vlastnosti v sérii generácií.

premenlivosť - vlastnosti organizmov na získanie nových znakov počas života.

Znaky - ide o akékoľvek morfologické, fyziologické, biochemické a iné znaky organizmov, v ktorých sa niektoré odlišujú od iných, napríklad farba očí. vlastnostinazývajú sa všetky funkčné znaky organizmov založené na určitom štrukturálnom znaku alebo skupine elementárnych znakov.

Znaky organizmov možno rozdeliť na kvalita a kvantitatívne. Kvalitatívne znaky majú dva alebo tri kontrastné prejavy, ktoré sa nazývajú alternatívne znaky napríklad modrej a hnedej farby očí, zatiaľ čo kvantitatívne (výnos kravy, výnos pšenice) nemajú zreteľne výrazné rozdiely.

Materiálom nosič dedičnosti je DNA. V eukaryotoch sa rozlišujú dva typy dedičnosti: genotypová a cytoplazmatický. Nosiče genotypovej dedičnosti sú lokalizované v jadre a potom sa o ňom diskutuje špecificky, zatiaľ čo nosičmi cytoplazmatickej dedičnosti sú kruhové molekuly DNA umiestnené v mitochondriách a plastidách. Cytoplazmatická dedičnosť sa prenáša prevažne cez vajíčko, a preto sa tiež nazýva rodičom.

Malé množstvo génov sa lokalizuje v mitochondriách ľudských buniek, ale ich zmena môže mať významný vplyv na vývoj organizmu, napríklad viesť k rozvoju slepoty alebo postupnému poklesu mobility. Plastidi hrajú rovnako dôležitú úlohu v živote rastlín. Preto v niektorých oblastiach listu môžu byť prítomné bunky bez chlorofylu, čo vedie na jednej strane k zníženiu produktivity rastlín a na druhej strane takéto pestré organizmy sú oceňované v dekoratívnom záhradníctve. Takéto exempláre sa reprodukujú hlavne asexuálnym spôsobom, pretože sexuálna reprodukcia často vytvára bežné zelené rastliny.

Genetické metódy

Hybridologická metóda alebo metóda kríženia je výber rodičov a analýza potomkov. Zároveň je genotyp organizmu posudzovaný fenotypovými prejavmi génov u potomkov získaných pod určitým križovacím vzorom. Toto je najstaršia informatívna metóda genetiky, ktorú v najväčšej miere uplatnil G. Mendel v kombinácii so štatistickou metódou. Táto metóda nie je uplatniteľná v ľudskej genetike z etických dôvodov.

Cytogenetická metóda je založená na štúdii karyotypu: počtu, tvaru a veľkosti chromozómov tela. Štúdium týchto funkcií umožňuje identifikovať rôzne patológie vývoja.

Biochemická metóda umožňuje určiť obsah rôznych látok v tele, najmä ich nadbytok alebo nedostatok, ako aj aktivitu mnohých enzýmov.

Molekulárne genetické metódy sú zamerané na identifikáciu variácií štruktúry a dekódovanie primárnej nukleotidovej sekvencie vyšetrovaných segmentov DNA. Umožňujú identifikovať gény dedičných ochorení aj v embryách, vytvoriť otcovstvo atď.

Populačná štatistická metóda umožňuje určiť genetické zloženie populácie, frekvenciu určitých génov a genotypov, genetické zaťaženie, ako aj vymedziť vyhliadky na vývoj populácie.

Metóda hybridizácie somatických buniek v kultúre umožňuje určiť lokalizáciu určitých génov v chromozómoch počas fúzie buniek rôznych organizmov, napríklad myš a škrečok, myš a človek, atď.

Základné genetické pojmy a symbolika

gen - Jedná sa o segment molekuly DNA alebo chromozómu, ktorý prenáša informácie o špecifickom znaku alebo vlastnosti organizmu.

Niektoré gény môžu ovplyvniť prejav viacerých znakov naraz. Tento jav sa nazýva pleiotropie. Napríklad gén zodpovedný za rozvoj dedičnej choroby arachnodactyly (pavúkové prsty) spôsobuje zakrivenie šošovky, patológiu mnohých vnútorných orgánov.

Každý gén obsadzuje striktne definované miesto v chromozóme - locus. Keďže somatické bunky väčšiny eukaryotických organizmov majú párové (homologické) chromozómy, existuje jedna kópia génu zodpovedného za určitý znak v každom párovanom chromozóme. Tieto gény sa nazývajú alelické.

Alelyské gény najčastejšie existujú v dvoch variantoch - dominantné a recesívne. dominantné nazývajú alelu, ktorá sa prejavuje bez ohľadu na to, ktorý gén je na inom chromozóme, a zabraňuje vývoju znaku kódovaného recesívnym génom. Dominantné alely sú zvyčajne označené veľkými písmenami latinskej abecedy (A, B, C a atď.) a recesívne - malé písmená (a, bs a iní.) - ustupujúce alely sa môžu prejaviť len vtedy, ak zaberajú lokusy v obidvoch spárovaných chromozómoch.

Je nazývaný organizmus, ktorý má rovnakú alelu na homológnych chromozómoch homozygotná pre daný gén alebo homozygotný (AA , aa, avb,aABB atď.) a organizmus, ktorý má rôzne génové varianty v homológnych chromozómoch - dominantných a recesívnych - sa nazýva heterozygotná pre daný gén alebo heterozygoty (Aa, AaBb a tak ďalej).

Množstvo génov môže mať tri alebo viac štrukturálnych variantov, napríklad ABO krvné skupiny sú kódované tromi alelami - ja , ja B , ja. Tento jav sa nazýva viacnásobná alelizmus. Aj v tomto prípade však každý chromozóm dvojice nesie len jednu alelu, to znamená, že všetky tri génové varianty v jednom organizme nemôžu byť zastúpené.

genóm - súbor génov charakteristických pre haploidnú sadu chromozómov.

genotyp - súbor génov charakteristických pre diploidnú sadu chromozómov.

fenotyp - súbor vlastností a vlastností organizmu, ktorý je výsledkom interakcie genotypu a životného prostredia.

Keďže organizmy sa medzi sebou líšia v mnohých rysoch, je možné vytvoriť vzory ich dedičnosti iba analýzou dvoch alebo viacerých postáv v potomstve. Prekročenie, pri ktorom sa zoberie dedičstvo a vykonanie presného kvantitatívneho vyúčtovania potomstva pre jeden pár alternatívnych znakov, sa nazýva monohybridní, v dvoch pároch - dvoch-hybridný, pre viac znakov - poligibridnym.

Podľa fenotypu jedinca nie je vždy možné stanoviť jeho genotyp, pretože organizmus, ktorý je homozygotný pre dominantný gén (AA) a heterozygotný (Aa), bude mať vo fenotype prejav dominantnej alely. Z tohto dôvodu sa kontroluje genotyp organizmu s krížovým oplodnením analýza krížov - kríženie, pri ktorom je organizmus s dominantným znakom preklenutý homozygotným pre recesívny gén. V tom istom čase organizmus, ktorý je homozygotný pre dominantný gén, nedosiahne štiepenie u potomstva, zatiaľ čo u potomstva heterozygotných jedincov sa pozoruje rovnaký počet jedincov s dominantným a recesívnym charakterom.

Nasledujúce konvencie sa najčastejšie používajú na zaznamenávanie križovatiek:

P (od lat. Parenti - rodičia) - rodičovské organizmy;

♀ (alchymický znak Venuše - zrkadlo s rukoväťou) - materská osoba;

♂ (alchymický znak Marsu je štít a oštep) - otcovský;

x je znak kríženia;

F1, F2, F3 atď., Sú hybridy prvej, druhej, tretej a nasledujúcej generácie;

F a - potomok z analyzujúcich krížení.

Chromozomálna teória dedičnosti

Zakladateľ genetiky, G. Mendel, rovnako ako jeho najbližší nasledovníci, nemal ani najmenšiu predstavu o materiálnom základe dedičných sklonov alebo génov. Avšak, v rokoch 1902-1903 nemecký biológ T. Boveri a amerických žiakov William Sutton nezávisle navrhol, že správanie chromozómov počas zrenia buniek a hnojenie môže vysvetliť rozdelenie dedičných faktorov Mendel, t. E., podľa ich názoru, gény musí byť umiestnená v chromozómoch. Tieto predpoklady sa stali základným kameňom chromozomálnej teórie dedičnosti.

V roku 1906, britská genetici William Bateson a R. Pennette zistili porušenie Mendelian rozdeľovanie cez sladké hrášok, a ich krajan L. Doncaster v experimentoch s butterfly egreše mora objavili dedičstva sex-spojený. Výsledky týchto pokusov jasne v rozpore Mendelian, ale keď sa za to, že k tomuvremeni bolo už známe, že sa počet známych vlastnostiach pre experimentálne zariadenia, vysoko presahuje počet chromozómov, a to naznačuje, že každý chromozóm nesie viac ako jeden gén a gény jedného chromozómu zdedili spoločne.

V roku 1910 experimenty skupiny T. Morgan začali na novom experimentálnom objekte - ovocnej muke Drosophily. Výsledky týchto experimentov umožnili formulovať hlavné ustanovenia chromozomálnej teórie dedičnosti do polovice 20. storočia 20. storočia, určiť poradie umiestnenia génov v chromozómoch a vzdialenosti medzi nimi, t.j. urobiť prvé mapy chromozómov.

Hlavné ustanovenia chromozomálnej teórie dedičnosti:

1) Gény sa nachádzajú v chromozómoch. Gény toho istého chromozómu sú zdedené spoločne alebo navzájom spojené a nazývajú sa skupina spojok. Počet spojovacích skupín je číselne rovnaký ako haploidná sada chromozómov.

Každý gén obsadzuje presne definované miesto v chromozóme - mieste.

Gény v chromozómoch sú lineárne.

Porušenie génovej spojky nastáva len v dôsledku prechodu.

Vzdialenosť medzi génmi v chromozóme je úmerná percentuálnemu prekračovaniu medzi nimi.

Nezávislá dedičnosť je charakteristická iba pre gény nehomologických chromozómov.

Moderné predstavy o géne a genóme

Na začiatku 40. rokov 20. storočia J. Bidle a E. Tatum, analyzujúci výsledky genetických štúdií vykonaných na hubách neurospór, dospeli k záveru, že každý gén riadi syntézu enzýmu a formuloval princíp "jeden gén - jeden enzým" ,

Avšak v roku 1961 F. Jacob, J.-L. Mono a A. Lvov sa podarilo dešifrovať štruktúru génu E. coli a preskúmať reguláciu jeho činnosti. Za tento objav získal v roku 1965 Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu.

V procese výskumu boli okrem štrukturálnych génov, ktoré riadia vývoj určitých znakov, schopné identifikovať regulačné, ktorých hlavnou funkciou je prejav znakov zakódovaných inými génmi.

Štruktúra prokaryotického génu. Štrukturálny gén prokaryotov má komplexnú štruktúru, pretože obsahuje regulačné oblasti a kódujúce sekvencie. Medzi regulačné miesta patrí promotér, operátor a terminátor (obrázok 3.8). zakladateľ názov časti génu, ku ktorému je pripojený enzým RNA polymerázy, ktorý zabezpečuje syntézu mRNA počas transkripčného procesu. C operátorom ktoré sa nachádzajú medzi promótorom a štruktúrnou postupnosťou represorového proteínu Nedovolí, aby RNA polymeráza začala čítať dedičné informácie z kódujúcej sekvencie a iba jej odstránenie umožňuje začať transkripciu. Štruktúra represora je zvyčajne kódovaná v regulačnom géne nachádzajúcom sa v inej časti chromozómu. Čítanie informácií končí v časti génu nazvaného terminátor.

Kódovanie sekvencie Štrukturálny gén obsahuje informácie o sekvencii aminokyselín v zodpovedajúcom proteíne. Kódujúca sekvencia v prokaryotoch sa nazýva cistron a množina kódovacích a regulačných oblastí prokaryotového génu je operon. Všeobecne platí, že prokaryoty, ktoré zahŕňajú E. coli, majú relatívne malý počet génov umiestnených v jednom kruhovom chromozóme.

Cytoplazma prokaryot môže tiež obsahovať ďalšie malé kruhové alebo neuzatvorené molekuly DNA, ktoré sa nazývajú plazmidy. Plazmidy sú schopné integrovať sa do chromozómov a preniesť z jednej bunky do druhej. Môžu obsahovať informácie o sexuálnych vlastnostiach, patogénnosti a odolnosti voči antibiotikám.

Štruktúra eukaryotického génu. Na rozdiel od prokaryotov, eukaryotické gény nemajú štruktúru operónu, pretože neobsahujú operátora a každý štrukturálny gén je sprevádzaný len promótorom a terminátorom. Okrem toho v génoch eukaryotes významné oblasti ( exóny) striedajú s nevýznamnými ( intronA), ktoré sú úplne prepísané na mRNA a potom sa vyrežú v procese ich dozrievania. Biologická úloha intrónov je znížiť pravdepodobnosť mutácií vo významných oblastiach. Regulácia eukaryotických génov je oveľa zložitejšia ako regulácia opísaná pre prokaryoti.

Ľudský genóm. V každej ľudskej bunke sa nachádza asi 2 m DNA v 46 chromozómoch tesne zabalených do dvojitej špirály, ktorá pozostáva z približne 3,2 x 109 nukleotidových párov, čo poskytuje asi 10 19 miliárd možných jedinečných kombinácií. Na konci 80. rokov 20. storočia bolo lokalizovaných približne 1 500 ľudských génov, ich celkový počet sa odhadoval na približne 100 tisíc, pretože iba dedičné choroby u ľudí majú asi 10 tisíc, nehovoriac o počte rôznych proteínov obsiahnutých v bunkách ,

V roku 1988 bol spustený medzinárodný projekt "Ľudský genóm", ktorý na začiatku XXI. Storočia skončil úplným dekódovaním sekvencie nukleotidov. Umožnil pochopiť, že dva odlišní ľudia pre 99,9% majú podobné nukleotidové sekvencie a iba naša zostávajúca 0,1% určuje našu individualitu. Celkove bolo nájdených približne 30 až 40 tisíc štrukturálnych génov, ale ich počet sa znížil na 25 až 30 tisíc.Z týchto génov sa vyskytujú nielen jedinečné, ale aj opakujúce sa stovky a tisícky krát. Napriek tomu tieto gény kódujú oveľa väčší počet proteínov, napríklad desiatky tisíc ochranných proteínov - imunoglobulínov.

97% nášho genómu je genetický "nevyžiadaný", ktorý existuje len preto, že sa môže dobre reprodukovať (RNA, ktorá je prepísaná na týchto miestach nikdy neopúšťa jadro). Napríklad medzi našimi génmi nie sú len "ľudské" gény, ale 60% génov podobných génom Drosophila a máme až 99% génov zo šimpanzov.

Paralelne s dekódovaním genómu sa uskutočnilo mapovanie chromozómov a v dôsledku toho bolo možné nielen lokalizovať, ale aj určiť umiestnenie niektorých génov zodpovedných za vývoj dedičných ochorení, ako aj cieľové gény pre liečivá.

Dekódovanie ľudského genómu nedáva doposiaľ žiadny priamy účinok, pretože sme dostali inštruktáž pre zostavenie takého zložitého organizmu ako človeka, ale nevedeli sme, ako to urobiť, alebo aspoň napraviť chyby v ňom. Era molekulárnej medicíny je však už na prahu, vývoj takzvaných génových prípravkov, ktoré môžu blokovať, odstrániť alebo dokonca nahradiť patologické gény u žijúcich ľudí a nielen v oplodnenom vajíčku, prebieha po celom svete.

Nemali by sme zabúdať, že v eukaryotických bunkách je DNA obsiahnutá nielen v jadre, ale aj v mitochondriách a plastidách. Na rozdiel od jadrového genómu má organizácia mitochondriálnych a plastidových génov veľa spoločného s organizáciou prokaryotického genómu. Napriek skutočnosti, že tieto organely nesú menej ako 1% dedičnej informácie o bunke a dokonca ani nekódujú kompletnú sadu proteínov potrebných pre ich vlastné fungovanie, sú schopné výrazne ovplyvniť niektoré vlastnosti tela. Rozmanitosť rastlín s chlorofytom, brečtanom a inými zomiera malý počet potomkov aj pri prekročení dvoch pestrých rastlín. Je to spôsobené tým, že plastidy a mitochondriá sú prenášané prevažne cytoplazmou vajíčka, takže táto dedičnosť sa nazýva materská alebo cytoplazmatická, na rozdiel od genotypov, ktorá je lokalizovaná v jadre.

Vzory dedičnosti, ich cytologický základ

Podľa chromozomálnej teórie dedičnosti je každý pár génov lokalizovaný v páre homológnych chromozómov a každý z chromozómov nesie iba jeden z týchto faktorov. Ak si predstavíme, že gény sú bodové objekty na priamych chromozómoch, homozygotné jedinci môžu byť schematicky napísané ako A || A alebo a || a, zatiaľ čo heterozygotný - A || a. Keď sa gély vytvárajú počas procesu meiózy, každý z génov heterozygotnej dvojice bude v jednej zo zárodočných buniek (obrázok 3.9).

Napríklad ak sú dvaja heterozygotní jedinci prekrížení, potom pod podmienkou, že v každej z nich vznikne len pár génov, môžu byť získané len štyri dcérske organizmy, z ktorých tri budú niesť aspoň jeden dominantný gén a a iba jeden bude homozygotný pre recesívny gén a to znamená, že zákony dedičnosti majú štatistický charakter (obrázok 3.10).

V takýchto prípadoch, ak sa gény nachádzajú v rôznych chromozómoch, potom počas tvorby gamét dochádza k distribúcii alel z tejto dvojice homológnych chromozómov medzi sebou úplne nezávisle od distribúcie alel z iných párov (obrázok 3.11). Jedná sa o náhodné usporiadanie homológnych chromozómov v vretenovom rovníku v metafáze I meiózy a ich následná divergencia v anapáze I vedie k rôznym rekombináciám alel v gamétiach.

Počet možných kombinácií alel u samcov alebo samičích gamétov možno určiť všeobecným vzorcom 2n, kde n je počet chromozómov charakteristických pre haploidnú sadu. U ľudí je n = 23 a možný počet kombinácií je 233 = 8388608. Následné spojenie gamét počas oplodnenia je tiež náhodné, a preto v potomstve možno zaznamenať nezávislé rozdelenie pre každý pár znakov (obrázok 3.11).

Avšak počet znakov v každom organizme je mnohonásobne väčší ako počet jeho chromozómov, čo sa dá rozoznať pod mikroskopom, preto každý chromozóm musí obsahovať mnoho faktorov. Predstavíme Ak si, že niektorí jedinci heterozygotná pre dva páry génov nachádzajúcich sa v homológnych chromozómov, gamét sú vytvorené, je potrebné vziať do úvahy nielen pravdepodobnosť tvorby zárodočných buniek s pôvodnými chromozómov, ale gaméty musí byť zmenený v dôsledku prechádzaní do Profáza I meiotickej chromozómy. V dôsledku toho sa objavia nové kombinácie znakov v potomstve. Získali sa údaje získané pri pokusoch na Drosophile chromozomálna teória dedičnosti.

Ďalšie základné potvrdenie cytologického základu dedičnosti sa získalo pri štúdiu rôznych chorôb. Takže u ľudí je jedna z foriem rakoviny spôsobená stratou malej časti jedného z chromozómov.

Vzorce dedičnosti zavedené G. Mendelom, ich cytologický základ (mono- a dihybridný kríž)

Základné zákony nezávislého dedičstva postáv objavil G. Mendel, ktorý dosiahol úspech uplatnením novej hybridnej metódy vo svojom výskume.

Úspech G. Mendela bol zabezpečený nasledujúcimi faktormi:

1. Dobrá voľba študijného predmetu (osivo hrachu), ktoré má krátku vegetačnú sezónu, je sebaopelivá rastlina, dáva významné množstvo semien a je reprezentovaná veľkým počtom odrôd s dobre rozlíšenými vlastnosťami;

2. používať len čisté línie hrášku, ktoré niekoľko generácií nedali rozdeliť znaky v potomstve;

3. koncentrácia len na jedno alebo dve znaky;

4. plánovanie experimentu a vypracovanie jasných vzorov kríženia;

5. presný kvantitatívny výpočet výsledného potomstva.

Pre štúdium G. Mendel vybral iba sedem znakov s alternatívnymi (kontrastujúcimi) prejavmi. Už v prvých križovatkách si všimol, že u potomstva prvej generácie, keď prechádzali rastliny so žltými a zelenými semenami, malo všetky potomky žlté semená. Podobné výsledky boli získané pri štúdii iných znakov (tabuľka 3.1). Znaky, ktoré prevládali v prvej generácii, zavolal G. Mendel dominantný. Tí z nich, ktorí sa nezúčastnili v prvej generácii, boli povolaní recesívny.

Jedinci, ktorí rozdelili potomstvo, boli povolaní heterozygotné, a jednotlivci, ktorí nedali štiepenie - homozygotná.

Tabuľka 3.1

Známky hrášku, ktorého dedičstvo študoval G. Mendel

Značka	Možnosť prejavu
Značka	dominantné	ustupujúce
Farbenie osiva
Tvar semien		vráskavý
Tvar ovocia (fazuľa)		artikulovať
Farbenie plodu
Farbenie koruna kvet
Kvetinová pozícia	podpažní	apical
Dĺžka kmeňa		krátky

Zobrazí sa kríženie, v ktorom sa skúma prejav iba jedného znaku monohybridní. V tomto prípade sú sledované dedičské vzory len dvoch variantov jedného znaku, ktorých vývoj je spôsobený dvojicou alelických génov. Napríklad označenie "sfarbenie kvetu kvetu" v hrášku má len dva prejavy - červené a biele. Všetky ostatné charakteristiky týchto organizmov sa nezohľadňujú a vo výpočtoch sa nezohľadňujú.

Schéma monohybridného kríženia je nasledovná:

Prekročením dvoch rastlín hrachu, z ktorých jedna mala žlté semená a druhá zelená, prvá generácia G. Mendela dostala rastliny výhradne so žltými semenami, bez ohľadu na to, ktorá rastlina bola vybraná ako rodič a ktorý bol otec. Rovnaké výsledky boli získané pri krížení z iných dôvodov, čo spôsobilo, že G. Mendel formuloval zákon o jednotnosti hybridy prvej generácie, ktoré sa tiež nazýva prvý zákon mendel a právo nadvlády.

Prvý zákon Mendela:

Pri prekročení homozygotných rodičovských foriem, ktoré sa líšia v jednej dvojici alternatívnych znakov, budú všetky hybridy prvej generácie jednotné v oboch genotypoch a fenotype.

A - žlté semená; a - zelené semená.

Keď sa krížili s hybridmi prvej generácie, ukázalo sa, že 6022 semien má žltú farbu a 2001 je zelená, čo zhruba zodpovedá pomeru 3: 1. Objavený názov odhaleného vzoru rozdelenie práva, alebo Druhý zákon Mendela.

Druhý zákon Mendela:

Pri prekročení prvej generácie heterozygotných hybridy u potomkov bude mať jeden z postáv prednosť v pomere 3: 1 podľa fenotypu (1: 2: 1 podľa genotypu).

Avšak fenotypom jedinca je zďaleka nie vždy možné stanoviť jeho genotyp, pretože ako homozygoti pre dominantný gén (AA) tak a heterozygotov (AA) bude mať vo fenotypovom prejave dominantného génu. Preto platí pre organizmy s krížovým oplodnením analýza krížov - kríženie, pri ktorom sa organizmus s neznámym genotypom prekríži s homozygotným pre recesívny gén na kontrolu genotypu. Súčasne homozygotní jedinci nevytvárajú štiepenie u potomstva podľa dominantného génu, zatiaľ čo u heterozygotných potomkov je rovnaký počet jedincov s dominantnými aj recesívnymi charakteristikami:

Na základe výsledkov vlastných experimentov G. Mendel navrhol, že dedičné faktory nemiešajú pri tvorbe hybridov, ale zostávajú nezmenené. Vzhľadom na to, že spojenie medzi generáciami sa uskutočňuje prostredníctvom gamét, priznal, že v procese ich formácie sa do každej z gamét dostane len jeden faktor páru (tj gémiu sú geneticky čisté) a oplodnenie sa obnoví. Tieto predpoklady sa nazývajú pravidlá čistoty gamét.

Pravidlo čistoty hryte:

Počas gametogenézy sú gény jedného páru oddelené, to znamená, že každá géma nesie iba jednu verziu génu.

Avšak organizmy sa navzájom líšia mnohými spôsobmi, takže je možné vytvoriť vzory ich dedičnosti len analýzou dvoch alebo viacerých postáv v potomstve. Prekročenie, pri ktorom sa zoberie dedičstvo a vykoná sa presné kvantitatívne účtovanie potomstva pre dva páry znakov, sa nazýva dvoch-hybridný. Ak sa prejaví prejav väčšieho počtu dedičných znakov, je to už poligibridnoe kríženie.

Schéma hybridného prechodu:

Pri väčšej palete gamét sa stáva ťažké stanoviť genotypy potomkov, a preto pre analýzu je široko používaná mriežka Pennet, v ktorej sú gére zadané vodorovne a ženy sú vertikálne zadané. Genotypy potomkov sú určené kombináciou génov v stĺpcoch a riadkoch.

Pre hybridné hybridné križovatky Mendel vybral dve charakteristiky: farbu semien (žltú a zelenú) a ich tvar (hladké a vrásčité). V prvej generácii sa pozoroval zákon homogenity hybridov prvej generácie av druhej generácii bolo 315 žltých hladkých semien, 108 - zelených hladkých, 101 - žltých vrások a 32 zelených vrások. Výpočet ukázal, že štiepenie sa blížilo 9: 3: 3: 1, ale pre každý z týchto znakov pomer zostal 3: 1 (žltozelený, hladký - zvrásnený). Tento vzor sa nazýva zákon o nezávislom rozdelení znakov alebo Tretí zákon Mendel.

Tretí zákon Mendela:

Pri prekročení homozygotných rodičovských foriem, ktoré sa líšia v dvoch alebo viacerých pároch znakov, v druhej generácii dôjde k nezávislému rozdeľovaniu týchto vlastností v pomere 3: 1 (9: 3: 3: 1, keď prechádza dihydridom).

Tretí zákon Mendela sa vzťahuje iba na prípady nezávislého dedičstva, keď sa gény nachádzajú v rôznych pároch homológnych chromozómov. V tých prípadoch, keď sa gény nachádzajú v jednom páre homológnych chromozómov, sú vzory súvisiaceho dedičstva platné. Vzory nezávislého dedičstva postáv, ktoré stanovil G. Mendel, sú tiež často porušované v interakcii génov.

Zákony T. Morgana: spojené dedenie znakov, narušenie génového prepojenia

Nový organizmus dostáva od rodičov nie rozptyl génu, ale celé chromozómy, zatiaľ čo počet znakov a teda gény, ktoré ich určujú, je oveľa väčší ako počet znakov chromozómov. V súlade s chromozomálnou teóriou dedičnosti sú gény umiestnené v tom istom chromozóme zdedené združené. V dôsledku toho pri hybridizovanom prekročení neposkytujú očakávané rozdelenie 9: 3: 3: 1 a nedodržiavajú sa tretieho zákona Mendela. Dalo by sa očakávať, že väzba génov je úplná a pri prekročení jednotlivcov homozygotných pre tieto gény a v druhej generácii poskytuje počiatočné fenotypy v pomere 3: 1 a pri analýze prekročenia hybridy prvej generácie by rozdelenie malo byť 1: 1.

Na testovanie tohto predpokladu americký genetik T. Morgan vybral z Drosophily pár génov, ktoré riadia farbu tela (šedo-čiernu) a tvar krídla (dlhé rudimentárne), ktoré sa nachádzajú v jednom páre homológnych chromozómov. Šedé telo a dlhé krídla sú dominantnými prvkami. Krížením homozygotná muchy so šedým telom a dlhé krídla a homozygotných muchy s čiernym telom a rudimentárne krídla v druhej generácie boli skutočne získané hlavne rodičovskej fenotypy v pomere takmer 3: 1, ale bolo, a menšie množstvo jedincov s novými kombináciami znakov ( Obrázok 3.12).

Títo jednotlivci sú povolaní rekombinantný. Po analýze hybridizácie hybridov prvej generácie s homozygotmi pre recesívne gény však T. Morgan zistil, že 41,5% jedincov malo šedé telo a dlhé krídla, 41,5% čierne telo a rudimentárne krídla, 8,5% šedé telo a základné krídla a 8,5% - čierne telo a základné krídla. On spojil výsledné štiepenie s prechodom prebiehajúcim v profyze I meiózy a navrhol, že jednotka vzdialenosti medzi génmi v chromozóme je 1% prekračovanie, neskôr pomenovaný po ňom ako morganid.

Vzory združenej dedičnosti, zistené pri pokusoch na ovocnej múke, sa nazývajú zákonom T. Morgana.

Morganov zákon:

Gény lokalizované v jednom chromozóme obsadzujú určité miesto, nazývané lokus, a sú zdedené združene, pričom sila spojenia je nepriamo úmerná vzdialenosti medzi génmi.

Gény lokalizovaný na chromozóme sebe priamo (crossover pravdepodobnosť veľmi malé), označujú ako spojené úplne, a ak je medzi nimi je ešte aspoň jeden gén, nie sú úplne spojené a ich priľnavosť je rozdelený pri prechode cez v dôsledku výmeny miest homológnych chromozómov.

Fenomeny väzby génov a prekríženia nám umožňujú vytvoriť mapy chromozómov s génovým usporiadaním na nich. sú vytvorené genetická mapa chromozómov pre mnohých z geneticky dobre študovaných predmetov:. Drosophila, myš, človek, kukurica, pšenica, hrach a ďalšie genetické mapy štúdie vám umožní porovnať štruktúru genómu v rôznych druhov organizmov, čo je dôležité pre genetiky a šľachtenia, rovnako ako evolučný výskum ,

Genetika podlahy

Paul - Ide o súbor morfologických a fyziologických vlastností organizmu, ktoré poskytujú sexuálnu reprodukciu, ktorej podstata sa obmedzuje na hnojenie, to znamená zlúčenie samčích a ženských zárodočných buniek do zygoty, z ktorej sa vyvíja nový organizmus.

Znaky, na ktorých sa jeden pohlavı líši od druhého, sa delia na primárny a sekundárny. K primárnym sexuálnym charakteristikám patria pohlavné orgány a všetky ostatné - sekundárne.

U ľudí sú sekundárne sexuálne charakteristiky typu tela, stampa hlasu, prevaha svalov alebo tukového tkaniva, prítomnosť vlasov na tvári, Adamovo jablko, mliečne žľazy. Takže u žien je panva zvyčajne širšia ako ramená, tukové tkanivo dominuje, prsné žľazy sa vyslovujú a hlas je vysoký. Muži sa od nich líšia v širších pleciach, prevahu svalového tkaniva, prítomnosť rastu vlasov na tvári a Adamovho jablka, rovnako ako nízky hlas. Ľudstvo sa už dlho zaujímalo o to, prečo sa ľudia mužského a ženského pohlavia narodili v pomere približne 1: 1. Vysvetlenie k tomu bolo získané pri štúdiu karyotypov hmyzu. Ukázalo sa, že ženy niektorých chrobákov, kobyliek a motýľov majú o jeden chromozóm viac ako muži. Na druhej strane muži produkujú gaméty, ktoré sa líšia v počte chromozómov, čím sa vopred určuje pohlavie potomstva. Neskôr sa však zistilo, že väčšina organizmov sa nelíši v počte chromozómov u mužov a žien, ale jedno z pohlaví má pár chromozómov, ktoré sa nehodia medzi sebou a druhá má všetky páry chromozómov.

Podobný rozdiel sa zistil aj v ľudskom karyotypu: muži majú dva nespárované chromozómy. Vo forme, tieto chromozómy na začiatku rozdelenia pripomínajú latinské písmená X a Y, a preto sa nazývajú X a Y chromozómy. Samčie spermie môže nosiť jeden z týchto chromozómov a určiť pohlavie nenarodeného dieťaťa. V tomto ohľade sú chromozómy ľudí a mnohých ďalších organizmov rozdelené do dvoch skupín: autozómov a heterochromozómov alebo pohlavných chromozómov.

K autozomy chromozómy sú pre obe pohlavia rovnaké, zatiaľ čo pohlavných chromozómov - Jedná sa o chromozómy, ktoré sa líšia od rôznych pohlaví a obsahujú informácie o sexuálnych charakteristikách. V prípadoch, keď pohlavie nesie rovnaké pohlavné chromozómy, napríklad XX, to je povedané homozygotná, alebo gomogameten (tvoria rovnaké gamety). Druhý pohlavie s rôznymi sexuálnymi chromozómami (XY) sa nazýva hemizygotní (nemá úplný ekvivalent alelických génov), alebo heterogametické. U ľudí, väčšina cicavcov, Drosophila a iných organizmov gomogameten samíc (XX), ale muži - heterogametické (XY), zatiaľ čo vtáky gomogameten mužských (ZZ alebo XX) a ženských - heterogametické (ZW, alebo XY) ,

X chromozóm je veľký chromozóm nerovnomerné ramená, ktoré nesú viac ako 1 500 génov, pričom mnohé z ich mutantných alel spôsobujú, že človek vyvinie ťažké dedičné ochorenia, ako je hemofília a farebná slepota. Y chromozóm je naopak veľmi malý, obsahuje len asi tucet génov vrátane špecifických génov zodpovedných za vývoj mužského typu.

Karyotyp človeka je zaznamenaný ako 46, XY a karyotyp ženy je zaznamenaný ako 46, XX.

Pretože gaméty s pohlavnými chromozómami sa produkujú u mužov s rovnakou pravdepodobnosťou, očakávaný pohlavný pomer u potomstva je 1: 1, čo sa zhoduje s skutočne pozorovaným.

Včely sa líšia od ostatných organizmov v tom, že ženy sa vyvíjajú z oplodnených vajíčok a samcov z neoplodnených. Ich pohlavný pomer sa líši od toho, ktorý je uvedený vyššie, pretože proces hnojenia je regulovaný maternicou, v genitálnom trakte sa od jari uchovávajú spermie po celý rok.

V mnohých organizmoch možno pohlavie určiť iným spôsobom: pred alebo po oplodnení v závislosti od podmienok prostredia.

Dedičnosť pohlavných znakov

Pretože niektoré gény sa nachádzajú v pohlavných chromozómoch, ktoré nie sú pre členov opačného pohlavia rovnaké, povaha dedičnosti znakov zakódovaných týmito génmi sa líši od všeobecných. Tento druh dedičstva sa nazýva kris-krížové dedičstvo, pretože muži zdedí znaky matky a ženy zdedí vlastnosti matky. Vyznačujú sa znaky génov, ktoré sa nachádzajú na pohlavných chromozómoch spojený s podlahou. Príklady pohlavných znakov sú recesívne príznaky hemofílie a farebnej slepoty, ktoré sa prejavujú hlavne u mužov, pretože v chromozóme Y nie sú žiadne alelické gény. Ženy trpia takýmito ochoreniami len vtedy, ak takéto príznaky dostali od otca i matky.

Napríklad, ak matka bola heterozygotnou nosičkou hemofílie, potom v polovici jej synov bude porušená koagulácia krvi: Hn - normálna koagulácia krvi X hod - krvný nesúlad (hemofília)

Znaky zakódované v génoch chromozómu Y sú prenášané výhradne cez mužskú líniu a sú nazývané golandricheskimi (prítomnosť membrány medzi prstami, zvýšený rast vlasov na okraji ušnice).

Interakcia s génom

Kontrola modelov nezávislého dedičstva na rôznych objektoch už na začiatku 20. storočia ukázala, že napríklad keď krása noci kráča rastlinami s červeným a bielym halo, hybridy prvej generácie majú ružové ráfiky, zatiaľ čo v druhej generácii existujú jedinci s červenou a ružovou a biele kvety v pomere 1: 2: 1. To viedlo výskumníkov k presvedčeniu, že alelické gény môžu mať na seba určitý vplyv. Následne bolo tiež zistené, že nealeálne gény prispievajú k prejavu znakov iných génov alebo potláčajú ich. Tieto pozorovania sa stali základom myšlienky genotypu ako systému interagujúcich génov. V súčasnosti dochádza k interakciám alelických a nealetických génov.

Interakcia alelických génov zahŕňa úplnú a neúplnú dominanciu, dominanciu a naddominanciu. Plná dominancia berú do úvahy všetky prípady interakcie alelických génov, v ktorých sa pozoruje iba dominantná vlastnosť v heterozygote, ako je napríklad farba a tvar semien v hrášku.

Neúplné dominantné postavenie je typ interakcie alelických génov, v ktorom manifestácia recesívnej alely vo väčšej alebo menšej miere oslabuje manifestáciu dominantného, ako v prípade sfarbenia krásy nočnej koróny (biely + červený = ružový) a hovädzieho dobytka.

Kodominirovaniem nazývajú tento typ interakcie alelických génov, v ktorých sa objavujú obidve alely, bez oslabenia účinkov každého iného. Typickým príkladom dominancie je dedičnosť krvných skupín systémom ABO (tabuľka 3.2). IV (AB) krvných skupín u ľudí (genotyp - I A I B).

Ako je zrejmé z tabuľky, I, II a III krvných skupín sa zdedí podľa typu úplnej nadvlády, zatiaľ čo IV (AB) skupina (genotyp - I A I B) je prípadom dominancie.

superdominancie - je to fenomén, v ktorom sa v heterozygotnom stave dominantná vlastnosť javí oveľa silnejšia ako v homozygotnom stave; predominancia sa často používa v chove a považuje sa za príčinu heterozní - fenomény hybridnej sily.

Zvláštny prípad interakcie alelických génov možno považovať za takzvaný smrtiace gény ktoré v homozygotnom stave vedú k smrti organizmu, najčastejšie v období embryí. Príčinou smrti potomstva je pleiotropný účinok génov na šedú farbu vlny u oviec astrachánov, platinovú farbu v líšiach a absenciu váhy v zrkadlových kapách. Keď sa pre tieto gény prekročí dva heterozygógy, rozdelenie testovacieho znaku u potomstva bude 2: 1 v dôsledku smrti 1/4 potomstva.

Hlavné typy interakcií neelektálnych génov sú komplementarita, epistáza a polyméry. komplementarita - ide o typ interakcie nealkoholových génov, pri ktorých je prítomnosť aspoň dvoch dominantných alel rôznych párov nevyhnutná na prejav určitého stavu znaku. Napríklad, tekvica pri krížení rastlín so sférickou (AAbb) a dlho (AABB) prvá generácia plodov sa javí ako rastliny s diskoidným ovocím (AAVb).

K epistáze zahŕňajú také javy interakcie nealetických génov, v ktorých jeden nealylový gén potláča vývoj znaku iného. Napríklad u kurčiat je farba operenia určená jedným dominantným génom, zatiaľ čo druhý dominantný gén inhibuje vývoj farby, čo má za následok, že väčšina kurčiat má bielo perie.

polyméry nazývaný fenomén, v ktorom nealetické gény majú rovnaký účinok na vývoj znaku. Kvantitatívne atribúty sú teda najčastejšie zakódované. Napríklad farba pleti človeka je určená najmenej štyrmi pármi nealko lických génov - čím sú dominantnejšie alely v genotype, tým je tmavšia pokožka.

Genotyp ako kompletný systém

Genotyp nie je mechanický súčet génov, pretože možnosť prejavenia génu a forma jeho prejavu závisí od podmienok prostredia. V tomto prípade životné prostredie znamená nielen životné prostredie, ale aj genotypové prostredie - iné gény.

Zjavenie kvalitatívnych znakov zriedka závisí od okolitých podmienok, aj keď ermínsky králik vykopne časť tela bielou vlnou a aplikuje na ňu bublinu s ľadom, potom časom vyrastie čierna vlna.

Vývoj kvantitatívnych vlastností je oveľa závislý od podmienok prostredia. Napríklad, ak sa moderné odrody pšenice pestujú bez použitia minerálnych hnojív, potom sa ich výnos výrazne líši od geneticky naprogramovaných 100 alebo viac centrov na hektár.

Preto sú v genotype zaznamenané iba "schopnosti" organizmu, ale prejavujú sa len v interakcii s podmienkami životného prostredia.

Okrem toho sa gény vzájomne vzájomne ovplyvňujú a raz v tom istom genotype môžu výrazne ovplyvniť prejav akcie susedných génov. Takže pre každý jednotlivý gén existuje genotypové prostredie. Je možné, že vývoj akéhokoľvek znaku súvisí s činnosťou mnohých génov. Okrem toho bola odhalená závislosť viacerých znakov na jednom géne. Napríklad, u ovsa sa farba šupín a dĺžka chrbtice semena určuje jediným génom. V štúdii Drosophila gén bielej farby oka súčasne ovplyvňuje farbu tela a vnútorných orgánov, dĺžku krídel, zníženú plodnosť a zníženú dĺžku života. Nie je vylúčené, že každý gén je súčasne génom hlavnej akcie pre "vlastný" znak a modifikátor pre iné znaky. Takže fenotyp je výsledkom interakcie génov celého genotypu s prostredím počas ontogenézy jedinca.

V tejto súvislosti definoval genotyp ako známy ruský genetik M. E. Lobashev systém interagujúcich génov. Tento integrálny systém bol vytvorený v procese vývoja organického sveta, zatiaľ čo prežili iba tie organizmy, v ktorých interakcia génov vytvorila najpriaznivejšiu reakciu v ontogenéze.

Ľudská genetika

Pre človeka ako biologického druhu sú genetické zákony dedičnosti a variability stanovené pre rastliny a zvieratá plne platné. Zároveň ľudská genetika, ktorá študuje zákony dedičnosti a variability u ľudí na všetkých úrovniach ich organizácie a existencie, zaujíma osobitné miesto medzi inými časťami genetiky.

Ľudská genetika je súčasne základnou a aplikovanou vedou, keďže sa zaoberá štúdiom dedičných ľudských ochorení, ktoré sú v súčasnosti opísané viac ako 4 000. Stimuluje vývoj moderných trendov vo všeobecnej a molekulárnej genetike, molekulárnej biológii a klinickej medicíne. V závislosti od problematiky je ľudská genetika rozdelená na niekoľko oblastí, ktoré sa rozpadali na nezávislé vedy: genetiku normálnych ľudských symptómov, medicínsku genetiku, genetiku správania a inteligencie, genetiku ľudskej populácie. V tomto ohľade človek ako genetický objekt bol študovaný takmer lepšie ako hlavné modelové objekty genetiky: Drosophila, arabidopsis atď.

Ľudská biosociálna povaha má významný vplyv na výskum vo svojej genetike v dôsledku neskorého pubertu a veľkých časových rozdielov medzi generáciami, malého počtu potomkov, nemožnosti smerovania krížov pre genetickú analýzu, nedostatku čistých línií, nedostatku presnosti pri registrácii dedičných znakov a malých rodokmeňov, neschopnosť vytvoriť to isté prísne kontrolované podmienky na rozvoj potomkov z rôznych manželstiev, relatívne veľké počty a zle odlišné chromozómy a nemožnosť experimentálne získať mutácie.

Metódy štúdia ľudskej genetiky

Metódy používané v ľudskej genetike sa zásadne nelíšia od metód, ktoré sú všeobecne akceptované pre iné predmety - to je genetický, dvojitý, cytogenetický, dermatoglyfický, molekulárny biologický a štatistické metódy, metóda hybridizácie somatických bunieka simulačná metóda. Ich použitie v ľudskej genetike zohľadňuje špecifiká človeka ako genetického objektu.

Metóda Twin Pomáha určiť prínos dedičnosti a vplyv environmentálnych podmienok na prejav znaku založeného na analýze súladu týchto znakov v identických a bratských dvojčatách. Takže väčšina identických dvojčiat má rovnaký typ krvi, očí a farby vlasov, rovnako ako množstvo ďalších znakov, zatiaľ čo oba typy dvojčiat trpia na osýpky.

Dermatoglyfická metóda na základe štúdie jednotlivých charakteristík kožných výkresov prstov (daktyloskopia), dlaní a chodidiel chodidiel. Na základe týchto vlastností často umožňuje včasné zistenie dedičných ochorení, najmä chromozomálnych abnormalít, ako je Downov syndróm, Shereshevsky-Turner a ďalšie.

Genealogická metóda - Ide o metódu zostavovania rodokmeňov, ktorá pomáha určiť povahu dedičnosti študovaných znakov vrátane dedičných ochorení a predpovedať vznik potomkov s príslušnými znakmi. Umožnil identifikovať dedičnú povahu takých chorôb, ako je hemofília, farebná slepota, Huntingtonova chorea a iní, ešte pred objavením základných zákonov dedičnosti. Pri zostavovaní rodokmeňov vedú záznamy o každom členovi rodiny a berú do úvahy stupeň príbuzenstva medzi nimi. Ďalej sa na základe získaných údajov vytvorí genealogický strom pomocou špeciálnych symbolov (obrázok 3.13).

Genealogická metóda môže byť použitá na jednu rodinu, ak existujú informácie o dostatočnom počte priamych príbuzných osoby, ktorej rodokmeň je zostavená - probanda, - na otcovskej a materskej línii, inak zbierať informácie o niekoľkých rodinách, v ktorých sa tento symptóm prejavuje. Genealogická metóda vám umožňuje zistiť nielen dedičnosť znaku, ale aj povahu dedičnosti: dominantnú alebo recesívnu, autosomálnu alebo sexuálnu, atď. Podľa portrétov rakúskych monarchov Habsburského boli založené dedičstvo prognathia (silne vyčnievajúci dolný ret) a "kráľovská hemofília" potomkovia britskej kráľovnej Viktórie (obrázok 3.14).

Riešenie genetických problémov. Mapovanie krížov

Všetky rôzne genetické úlohy možno znížiť na tri typy:

1. Úlohy zúčtovania.

2. Úlohy na určenie genotypu.

3. Úlohy na určenie druhu dedičnosti znaku.

vlastnosť úhrad je dostupnosť informácií o dedičnosti znaku a fenotypov rodičov, ktorými je ľahké stanoviť genotypy rodičov. Vyžadujú vytvorenie genotypov a fenotypov potomstva.

Obr. 72. Baktérie a jednobunkové huby: 1 - E. coli; 2 - kvasinky

Pamätajte, ktoré kráľovstvá sú rozdelené do všetkých organizmov. Zvážte čísla 72, 73. Aké sú štrukturálne znaky jednobunkových organizmov? Zvážte čísla 74, 75. Ako sa koloniálne organizmy líšia od jednobunkových organizmov? Porovnajte mnohé bunkové a jednobunkové organizmy. Aké sú ich významné rozdiely?

Telo (z latinčiny - telo - usporiadajte, dajte tenký vzhľad) - je biologický systém pozostávajúci z prepojených častí, ktoré fungujú ako celok. Pre každý organizmus sú charakteristické všetky znaky života: metabolizmus a konverzia energie, podráždenosť, dedičnosť a variabilita, rast, vývoj a reprodukcia. Organizmy, ktoré žijú na Zemi, majú veľmi rôznorodú štruktúru: jednobunkovú, koloniálnu a mnohobunkovú. Zároveň sa prokaryoti nachádzajú len medzi jednobunkovými organizmami a všetky koloniálne a mnohobunkové organizmy sú eukaryotmi.

Jednorazové organizmy. Najjednoduchšie formy organizmov sú jednobunkové. Nachádzajú sa medzi všetkými hlavnými kráľovstvami živého charakteru: baktérie, rastliny, zvieratá a huby (obr. 72, 73). Jednorazové organizmy sú bežné vo vode, v pôde, v ovzduší, ako aj v telách viacbunkových organizmov. Jednorazové organizmy sa úspešne prispôsobili rôznym životným podmienkam a predstavujú takmer polovicu hmotnosti všetkých organizmov na Zemi. Niektoré z nich sú autá a iné sú heterotrofy.

Obr. 73. jednobunkové riasy a prvoky: 1 - chlorella; 2 - améby obyčajné, vzrušujúce ipfusorium-topánky

Výrazná vlastnosť jednobunkového - pomerne jednoduchá štruktúra tela. Je to bunka, ktorá má všetky hlavné rysy nezávislého organizmu. Organelles (z latinčiny organelles sú zmenšené v orgánoch, t. J. V malých orgánoch), ako sú orgány mnohobunkových organizmov, vykonávajú rôzne funkcie. Unicellular reprodukcia pomerne rýchlo a za výhodných podmienok na hodinu môže produkovať dve a niekedy aj tri generácie. Za nepriaznivých podmienok môžu vytvárať spory, ktoré sú pokryté hustými škrupinami. Procesy životnej činnosti v spore prakticky chýbajú. Za priaznivých podmienok sa spor opäť vráti do aktívnej bunky.

Prokaryotické jednobunkové organizmy vstupujú len do sféry baktérií. Jednobunkové eukaryoty sa nachádzajú v iných kráľovstvách divokej zveri. V kráľovstve Rastliny sú jednobunkové riasy, v kráľovstve Zvieratá sú najjednoduchšie, v kráľovstve Huby sú jednobunkové huby kvasníc.

Koloniálne organizmy. Mnohí vedci považujú koloniálne organizmy, ktoré prechádzajú od jednobunkových až po mnohobunkové formy života. V primitívnej forme je tento jav pozorovaný u prokaryotov, baktérií, ktoré pri rozdelení tvoria kolónie. A pre každý druh baktérie sa vyznačuje vlastnou špecifickou formou kolónie. Syntetizujú určité enzýmy, ktoré im umožňujú účinnejšie používať živiny. Za nepriaznivých podmienok vytvárajú bunky takej kolónie spóry, ktoré umožňujú telu prežiť.

Kolónie môžu tvoriť a zelené riasy. Najzaujímavejšie je v tejto súvislosti kolóniou volvoxu, ktorá sa viac podobá viacbunkovému organizmu (obrázok 74). Koordinované bitie flageliek poskytuje smerový pohyb. Reprodukčné bunky zodpovedné za reprodukciu sú umiestnené na jednej strane kolónie. Vďaka nim sa vytvárajú dcérske kolónie vnútri materskej kolónie, ktoré sú potom oddelené a prenesené do nezávislej existencie.

Obr. 74. Kolóniová alga Volvox: 1 - vzhľad kolónií: 2 - štruktúra jednotlivých buniek navzájom spojených závitmi cytoplazmy

Viacbunkové organizmy. Hoci jednobunkové sú na Zemi veľmi početné a rozšírené, mnohobunkové organizmy majú v porovnaní s nimi niekoľko výhod. Po prvé, môžu využívať zdroje prostredia, ktoré nie sú dostupné pre jednu bunku. Napríklad prítomnosť veľkého množstva buniek tvoriacich rôzne tkanivá a orgány umožňuje stromu alebo krovu dosiahnuť veľkú veľkosť, pomocou koreňov na poskytovanie vody a minerálnej výživy pre seba a na vytvorenie organických látok v zelených listoch. Viacbunkové zvieratá, vďaka tkanivám a orgánom, sú lepšie schopné získať potraviny a rozvíjať nové biotopy.

Obr. 75. Tkanivá viacbunkových organizmov: 1 - rastlinné tkanivo (primárne fotoentetické); 2 - živočíšne tkanivo (ciliovaný epitel)

V mnohobunkovom organizme sú bunky veľmi rozdielne, ale vždy môžete vybrať skupiny buniek, ktoré majú podobnú štruktúru a funkciu. Skupiny buniek a extracelulárna substancia mnohobunkového organizmu, ktoré majú rovnakú štruktúru, pôvod a vykonávajú podobné funkcie, sa nazývajú tkanivá (obrázok 75). Špecializácia buniek na vykonávanie určitých funkcií zvyšuje účinnosť celého organizmu.

Rôzne tkanivá sa kombinujú do orgánov, ktoré zase vytvárajú orgánové systémy. Systémy vnútorných orgánov a orgánov sú charakteristické pre zvieratá. Rastliny majú trochu odlišnú štruktúru orgánov, ale tiež pozostávajú z rôznych tkanív.

Necelulárne formy života

Vírusov. Okrem organizmov, ktoré majú bunkovú štruktúru, existujú iné než bunkové formy života - vírusy (z Lat Virus - jed). Ich vlastnosti umožňujú na jednej strane ich považovať za živé telá prírody a na druhej strane ich považovať za molekuly neživého charakteru. Vírusy majú dedičnosť a variabilitu. Súčasne nie sú schopné samostatného metabolizmu, premeny energie a reprodukcie. Vírusy sú preto prechodnou skupinou medzi živou a neživou povahou.

Obr. 76. Dmitrij Iosifovič Ivanovský (1864-1920)

Vírusy sú také malé, že pred vznikom elektrónového mikroskopu ich povaha zostala nejasná. Aktívne štúdium vírusov sa začalo až v druhej polovici dvadsiateho storočia. Zároveň sa vytvorila samostatná vírusová veda - virológia. V súčasnej dobe je štúdium vírusov veľmi intenzívne, otvorene ich mnoho nových typov.

Častice vírusov majú symetrickú štruktúru a rôzne formy (obrázok 77). Medzi nimi sú polyhedra (vírus poliomyelitídy a vírus herpesu), tyčinkovitý (vírus tabakovej mozaiky) a nepravidelne oválny tvar (vírus chrípky).

Obr. 77. Vírus tabakovej mozaiky: 1 - tabaková rastlina postihnutá vírusom; 2 - elektrónová fotografia vírusu; 3 - schéma štruktúry

Vírusy majú veľmi primitívnu štruktúru. Oddelené častice vírusov - virióny, pozostávajúce z nukleovej kyseliny a proteínov. Nukleová kyselina slúži ako dedičný aparát vírusov a môže byť reprezentovaná ako molekula DNA a RNA. Je jadrom vírusu a je chránený kapsulou. Kapsula je vyrobená z rôznych molekúl bielkovín, ktorých usporiadanie určuje vonkajšiu štruktúru viriónu. Niektorí zástupcovia vírusov okrem kapsuly môžu mať dodatočnú membránu s proteínmi a lipidmi.

Vírusy spôsobujú rôzne choroby rastlín, zvierat, ľudí a baktérií.

Obr. 78. Štruktúra vírusu bakteriofágu: 1 - bielkovinová kapsula; 2 - vírusová DNA; 3 - golier: 4 - chvost konca; 5 - bazálna doska s tŕňmi; 6 - chvostové závity

Vírus ľudskej imunitnej nedostatočnosti (HIV) spôsobuje syndróm získanej imunodeficiencie (obr. 79). HIV virióny sú okrúhle. Mimo nich sú pokryté membránou proteín-lipid. Pod membránou je medziproduktová proteínová kapsula. Vo vnútri je genetickým prístrojom HIV - dve molekuly RNA.

Obr. 79. Vírus ľudskej imunitnej nedostatočnosti (HIV): 1-proteínová kapsula; 2 - molekuly enzýmu; 3-RNA; 4 - lipidová membrána; 5 - membránové proteíny

Keď HIV vstupuje do ľudskej krvi, infikuje bielych krviniek, ktoré sú zodpovedné za imunitu tela. Ovplyvnené bielych krviniek buď zomierajú, alebo prestávajú rozpoznávať cudzorodé patogénne baktérie a abnormálne ľudské bunky, ktoré vznikli ako dôsledok narušenia normálneho bunkového delenia. Výsledkom toho je, že osoba infikovaná vírusom HIV zomrie na infekčné ochorenie, pretože leukocyty sú neaktívne a nevytvárajú protilátkové proteíny. Smrť človeka môže prísť z rakoviny, čo vedie k šíreniu abnormálnych buniek. Vedci intenzívne hľadajú lieky, ktoré dokážu ochrániť alebo liečiť najzávažnejšiu infekčnú chorobu ľudstva.

Cvičenie na materiáli

Uveďte definíciu organizmu. Aké funkcie by mal mať ako nezávislý biologický systém?
Uveďte spoločné náznaky jednobunkových organizmov.
Aká je komplikácia organizácie pri prechode z jednobunkových prokaryotov na eukaryoty?
Meno jednobunkových zástupcov každého kráľovstva organizmov.
Ako možno vysvetliť vysoko adaptačné schopnosti jednobunkových organizmov?
Ako sa koloniálne organizmy líšia od jednobunkových a mnohobunkových?
Aký je hlavný rozdiel medzi bunkami viacbunkových a jednobunkových organizmov?
Prečo sú vírusy považované za prechod medzi animovanou a neživou povahou?
Ako sa vírusy líšia štruktúrou od baktérií?
Aké choroby spôsobujú vírusy v rastlinách, zvieratách a ľuďoch?
Aká je štruktúra vírusu-bakteriofága? Ako človek používa bakteriofágy?
Aká je štruktúra vírusu ľudskej imunodeficiencie (HIV)? Aké ochorenie spôsobuje HIV? Čo sa prejavuje?