Обмежений Необмежений

(коли особина його припиняє, (збільшення розмірів і біомаси

досягаючи певних роз­мірів) організмів три­ває до їхньої смерті)

Ріст

Безперервний Періодичний

(організм поступово збільшується, (періоди збільшення роз­мірів чергуються

доки не досягає певних розмірів з періодами припинення росту)

або не настає його смерть)

3. Поняття про життєвий цикл.

Більшість видів у процесі онтогенезу проходить певну послідовність стадій розвитку - життєвий цикл.

Життєвий цикл- це період між однаковими фазами розвитку двох чи більшої кількості послідовних поколінь.

Тривалість життєвого циклувизначається числом поколінь, які розвиваються протягом одного року або кількістю років, протягом яких здійснюється один життєвий цикл.

Життєвий цикл

Простий Складний

Складні життєві цикли супроводжуються закономірним чергуванням різних поколінь або складними перетвореннями організму під час розвитку (метаморфозом).

4. Прості та складні життєві цикли рослин і тварин.

Прості життєві цикли рослин притаманні деяким одноклітинним, колоніальним та багатоклітинним формам водоростей (наприклад, деяким зеленим водоростям).

Складні життєві цикли притаманні більшості рослин.Вони характеризуються чергуванням поколінь: гаплоїдного (статевого) і диплоїдного (нестатевого). Диплоїдна рослина зветься спорофіт, тому що вона утворює гаплоїдні спори. Гаплоїдна рослина, що виростає зі спори, — гаметофіт — продукує гамети. Із заплідненої яйцеклітини знову виростає спорофіт. Таким чином, спорофіт закономірно змінюється гаметофітом, що потім знову змінюється спорофітом.

У багатьох водоростейспорофіт і гаметофіт, що являють собою самостійні організми, можуть бути зовні однаковими, а в інших видів відрізнятися і розмірами, і будовою.

У наземних рослин гаметофіт і спорофіт завжди істотно відрізняються один від одного. Для мохівхарактерна «перевага» гаметофіта над спорофітом. Листостеблова рослина моху є гаметофітом. На ньому формуються органи статевого розмноження — архегонії (жіночі) й антеридії (чоловічі). Із заплідненої яйцеклітини на гаметофіті розвивається диплоїдний спорофіт зі спорангієм (тобто в мохів статеве й нестатеве покоління просторово не розділені, а являють собою єдину рослину). У спорангіях мейотично утворюються гаплоїдні спори, що розсіюються й при проростанні дають початок новому поколінню гаметофітів.

Іншим вищим споровим рослинам (хвощам, плаунам, папоротям) властива різка відмінність між гаметофітом і спорофітом. Гаметофіт у цих рослин, що зветься заростком, має вигляд невеликої (3—30 мм) зеленої пластинки, тим часом як спорофіт являє собою досить велику рослину (наприклад, деревоподібні папороті).

Ще більше редукція гаметофіта властива насінним рослинам. Так, у квіткових рослин жіночий гаметофіт представлений зародковим мішком, а чоловічий — пилковим зерном й у дозрілому стані складається всього з трьох гаплоїдних клітин (однієї вегетативної та двох сперміїв). Жіночий гаметофіт - це зародковий мішок, що, складається із семи клітин, оточених тканинами спорофіта: шість гаплоїдних (яйцеклітина, дві синергіди, які її оточують, і три клітини-антиподи) та одна центральна диплоїдна, ядро якої утворилося після злиття двох гаплоїдних ядер.

Простий життєвий цикл тварин не супроводжується зміною по­колінь або складними перетвореннями організму, притаманний тваринам з прямим типом розвитку (амеба-протей, гідра, молочно-біла планарія, дощовий черв'як, річковий рак, павук-хрестовик, плазуни, птахи, ссавці).

Більшість хребетнихмають простий життєвий цикл, що складається з запліднення статевими клітинами (гаметами) під час статевого процесу, періоду розвитку ембріона, періоду юнацького росту після народження, зрілості, у тому числі статевого розмноження, та завершується смертю.

Складний життєвий цикл тварин супроводжується метаморфозом або чергуванням поколінь.

Складний життєвий цикл з метаморфозомможна простежити про­тягом життя однієї особини (жуки, метелики, перетинчастокрилі, стьожкові черви, кісткові риби, земноводні тощо).

Складний життєвий цикл з чергуванням поколінь можна простежити протягом кількох поколінь, якщо спостерігається їхня зміна (у безхребетних: найпростіших, кишково­порожнинних, плоских і круглих червів, членистоногих тощо).

Правильне чергування в життєвому циклі поколінь, що розмно­жуються нестатевим та статевим шляхами, є у деяких най­простіших (форамініфери, споровики) та кишковопорожнинних (наприклад, у сцифоїдної медузи аурелії).

В інших тварин чергуються покоління, які розмножуються статевим шляхом і партеногенетично (наприклад, рачки дафнії, попелиці, представники плоских червів — сисуни, деякі членистоногі тощо).

У життєвому циклі деяких тварин чергуються роздільноста­теве та гермафродитне покоління (наприклад, у представника круглих червів – рабдитиса).

Біологічне значення чергування поколінь, що розмножуються різними способами (статевим і нестатевим, статевим і партеногенетично), полягає в тому, що підсилює комбінативну мінливість, яка забезпечує здатність виду до існування в різних умовах довкілля і швидкого реагування на змі­ни цих умов.

Тема 4. Закономірності спадковості і мінливості організмів

Тема: Основні поняття генетики

1. Короткий екскурс в історію розвитку генетики.

Генетика- це область біології, що вивчає спадковість і мінливість живих організмів.

Історія генетики починається з 1900 року, коли троє вчених - голландець Гуго де Фріз,німець Карл Корренс і австрієць Еріх Чермак незалежно один від одного встановили важливі закономірності успадковування ознак в потомстві гібридів. Але як виявилось, вони всього лише заново відкрили вже сформульовані в 1865 році чеським дослідником Грегором Менделем (1822-1884) закономірності спадковості. Саме Г.Мендель вважається засновником генетики. Прославився він класичною роботою з гібридизації і аналізу успадковування ознак у гороху. В 1866 році опублікував статтю під назвою «Досліди над рослинними гібридами».

Названауки «генетика» була запропонована в 1906 році англійським вченим У.Бетсоном (від латинського «генетикос» - що відноситься до походження).

Протягом першого десятиліття XX століття було проведено багаточисельні досліди з гібридизації різних рослин і тварин. Всі вони підтвердили принцип дискретності в передачі спадкових ознак від батьків до нащадків.

У 1901 році Г. де Фріз запропонував мутаційну теорію. Згідно їй, нові спадкові ознаки (мутації) виникають в результаті раптових (спонтанних) змін дискретних одиниць. Природа цих одиниць, проте, залишалася невідомою.

На початку 20-х років XX століття основною проблемою було з'ясовування природи дискретних одиниць, структури речовин, які становили основу спадковості. У результаті цитологічних досліджень було встановлено зв'язок між спадковими чинниками і зміною хромосом в процесі поділу клітин. Так почалася розробка хромосомної теорії спадковості, що була створена американським вченим Т. Морганом. З її появою спадкові чинники - гени, знайшли своє підтвердження. Експериментальним шляхом було доведено, що гени розташовані в хромосомах в лінійному порядку.

Не дивлячись на величезні успіхи генетики, до 40-х років XX століття не вдалося з'ясувати, яка речовина є матеріальним носієм спадковості. Тільки в 1944 році американським бактеріологам О. Евері, М. Мак-Карті і Ч. Мак-Леоду вдалося її відкрити завдяки дослідам з трансформації бактерій. Речовиною спадковості виявилася ДНК.

Сучасний етап в розвитку генетики пов'язаний з розшифровкою будови молекули ДНК. У 1953 році Дж. Уотсон і Ф. Кріквстановили структуру молекули ДНК. Також було встановлено, що кожна молекула ДНК має властивість подвоюватися і передавати спадкову інформацію.

У 70-ті роки сталося відкриття генетичного коду. Були встановлені закономірності запису спадкової інформації в молекулі ДНК і принципи реалізації генетичної інформації. Важливою подією в генетиці стало синтезування хімічним шляхом, поза організмом, гену клітини пекарських дріжджів. Надалі були запропоновані простіші методи отримання генів практично будь-якого організму. З'явилася можливість не лише штучного синтезу генів, але і введення їх в клітину з метою зміни в бажану сторону її спадкових властивостей. Ці методи стали основою нового напряму - генної інженерії.

Широкими можливостями генетики визначаються її багаточисельні завдання, основними серед яких є: 1) збільшення ресурсів їжі для населення Землі (генетика є теоретичною основою селекції, розробляє ефективні шляхи і методи створення нових порід тварин і сортів рослин); 2) вирішення проблеми спадкових хвороб(генетика людини); 3) використання біологічних процесів і речовин в промислових цілях (біотехнологія - комплекс біологічних знань і технічних засобів, які необхідні для здобуття продуктів життєдіяльності клітин).

2. Основні поняття генетики.

1) Спадковість - здатність живих організмів передавати свої ознаки (особливості будови, функцій), а також особливості розвитку наступному поколінню.

2) Ген - це ділянка молекули ДНК (або ділянка хромосоми), що визначає можливість розвитку окремої елементарної ознаки або синтез однієї білкової молекули.

В усіх організмів одного і того ж виду кожен ген розташований в одному і тому ж місці, або локусі, певної хромосоми. У гаплоїдному наборі хромосом є лише один ген, відповідальний за розвиток певної ознаки. У диплоїдному наборі хромосом(у соматичних клітинах) містяться дві гомологічні хромосоми і відповідно два гени, що визначають розвиток будь-якої ознаки.

3) Алельні гени - це гени, що розташовані в одних і тих же (однакових) локусах гомологічних хромосом і відповідають за розвиток варіантів будь-якої ознаки.

Алельні гени

Домінантні (А, В, С) Рецесивні (а, b, с)

4) Гетерозигота- особина, у відповідних локусах гомологічних хромосом якої знаходяться різні алелі (Аа; АаВb та інші).

5) Гомозигота - особина, у відповідних локусах гомологічних хромосом якої розташовані однакові алелі (АА, аа, ААВВ, ааbb).

6) Домінантний ген- цеген, що забезпечує розвиток ознаки як в гомо -, так і в гетерозиготному стані.

7) Рецесивний ген- це ген, ознака якого виявляється лише в гомозиготному стані.

8) Генотип – це сукупність всіх генів одного організму.

9) Фенотип– це сукупність всіх ознак організму, які сформувалися на основі генотипу в процесі онтогенезу в певних умовах навколишнього середовища.

10) Мінливість– це здатність живих організмів набувати нових ознак і їхніх станів у процесі індивідуального розвитку.

Тема: Закономірності спадковості. Закони Г.Менделя. Моногібридне схрещування

1. Горох як модельний об'єкт. Гібридологічний метод вивчення спадковості.

Горох був обраний Менделем не випадково, адже ця рослина є чудовим модельним об'єктом. Горох має досить великі квітки, у нього легко проводити перехресне запилення, він має ряд ознак, що можуть перебувати в альтернативних станах.

Метод гібридологічного аналізу, який був створений Г. Менделем полягає у схрещуванні та подальшому обліку розщеплень (співвідношень фенотипічних та генотипічних різновидів нащадків). До його особливостей відносяться:1) облік при схрещуванні не усього різноманітного комплексу ознак у батьків і нащадків, а аналіз успадковування окремих, що виділяються дослідником, альтернативних ознак; 2) кількісний облік у ряду послідовних поколінь гібридних рослин, які розрізняються по окремих ознаках; 3) індивідуальний аналіз нащадків від кожної рослини.

2. Поняття про моногібридне схрещування. Явище домінування. Перший закон Г. Менделя.

Схрещування двох організмів називають гібридизацією. Моногібрідне схрещування – це схрещування двох організмів, які відрізняються один від одного за однією парою альтернативних ознак, розвиток яких обумовлено парою алельних генів (при цьому прослідковується успадковування однієї пари альтернативних проявів будь-якої ознаки).

Генетична номенклатура:

Р (від лат. parental - батько) - батьківські форми;

+ (знаком Венери (дзеркало з ручкою) - жіночий організм;

(знаком Марса (щит і спис) – чоловічий організм;

F₁ (від лат. filial— потомство) - гібриди першого поколення;

F₂ - гібриди другого покоління;

х - скрещування двох організмів;

: - розщеплення гібридів (цифрове співвідношення фенотипічно або генотипічно різних класів нащадків).

У першому поколінні гібридів виявилося домінування– переважання у гібридів ознаки одного з батьків.

Р: АА х аа

жовті зелені

Гамети: А а

F₁: Аа

жовті

Перший закон Менделя – закон домінування або однаковості гібридів першого покоління, або правило домінування:при схрещуванні двох організмів – різних чистих ліній (гомозиготних особин), що відрізняються однією парою альтернативних ознак, всі гібриди першого покоління за цими ознаками будуть однаковими і у них проявиться домінантна ознака батьків.

3. Неповне домінування.

Неповне домінування– це явище, при якому в гетерозиготному стані домінантний ген не повністю подавляє рецесивний, і у гібридів не проявляється повною мірою ознака жодного з батьків, а прояв ознаки має проміжний характер, але всі гібриди за цією ознакою будуть однаковими.

Прикладом розщеплення при неповному домінування може служити успадкування забарвлення квіток Нічної красуні:

Р: АА х аа

червоні білі

Гамети: А а

F₁: Аа

рожеві