Чтение онлайн

Прямое развитие характерно для рыб, пресмыкающихся и птиц, а также беспозвоночных, яйца которых богаты желтком, т. е. питательным материалом, достаточным для завершения онтогенеза. Прямое развитие осуществляется у высших млекопитающих (внутриутробный путь развития) и происходит не за счет питательных веществ яйцеклетки, а благодаря поступлению их из материнского организма. В связи с этим из тканей матери и зародыша образуются провизорные органы, в первую очередь плацента.

При развитии с метаморфозом из яйца выходит личинка, обычно устроенная проще взрослого животного, со специальными личиночными органами, отсутствующими во взрослом состоянии. Личинка питается, растет, и со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым животным. Следовательно, при метаморфозе разрушаются личиночные органы и возникают органы, присущие взрослым животным.

У насекомых после стадии личинки следует стадия куколки. Куколка, как правило, неподвижна, она не питается. Из нее развивается полностью сформировавшееся взрослое насекомое. В этом случае говорят о полномпревращении (бабочки, мухи, комары, стрекозы). У насекомых снеполнымпревращением происходит постепенное изменение личинки, сходной со взрослым организмом. Этот процесс сопровождается линьками и увеличением размеров, стадия куколки отсутствует (кузнечики, клопы, вши, стрекозы).

Личиночная форма амфибий – головастик, для которого характерны жаберные щели, боковая линия, двухкамерное сердце, один круг кровообращения. В процессе метаморфоза, происходящего под влиянием гормона щитовидной железы, рассасывается хвост, появляются конечности, исчезает боковая линия, развиваются легкие и второй круг кровообращения. Обращает внимание сходство ряда черт строения головастиков и рыб (боковая линия, строение сердца и кровеносной системы, жаберные щели).

Примером метаморфоза может служить также развитие насекомых. Гусеницы бабочек или личинки стрекоз резко отличаются по строению, образу жизни и среде обитания от взрослых животных. Таким образом, метаморфоз связан с переменой образа жизни и среды обитания.

Значение метаморфоза заключается в том, что личинки могут самостоятельно питаться и растут, накапливая клеточный материал для формирования постоянных органов, свойственных взрослым животным. Кроме того, свободноживущие личинки прикрепленных или паразитических животных играют важную роль в расселении вида, в расширении ареала их обитания. Смена образа жизни или среды обитания в процессе индивидуального развития в результате того, что личиночные формы некоторых животных живут в иных условиях и имеют другие источники питания, чем взрослые особи, снижает интенсивность борьбы за существование внутри вида.

Вопрос 2. Закон расщепления признаков во втором поколении

Из гибридных семян гороха Г. Мендель вырастил растения, которые подверг самоопылению, и образовавшиеся семена высеял вновь. В результате было получено второе поколение гибридов – F2. Среди них обнаружилось расщепление по каждой паре альтернативных признаков в соотношении примерно 3:1, т. е. три четверти растений имели доминантные признаки (желтая окраска семян, круглая форма семени, пурпурная окраска цветков и т. д.). Одна четвертая часть потомства имела рецессивные признаки (зеленая окраска семян, морщинистая форма, белая окраска цветков). Следовательно, рецессивный признак гибридов первого поколения не исчез, а был только подавлен и вновь проявился у гибридов второго поколения. Это обобщение позднее было названо вторым законом Менделя, или законом расщепления. Смысл этого закона заключается в следующем: если потомков первого поколения, одинаковых по изучаемому признаку, скрестить между собой, то во втором поколении признаки обоих родителей появляются в определенном числовом соотношении: ѕ особей будут иметь доминантный признак, ј – рецессивный.

Явление, при котором скрещивание гетерозиготных особей приводит к образованию потомства, часть которого несет доминантный признак, а часть – рецессивный, называется расщеплением.

Следовательно, расщепление – это распределение доминантных и рецессивных признаков среди потомства в определенном числовом соотношении. Рецессивный признак у гибридов первого поколения не исчезает, а только подавляется и проявляется во втором гибридном поколении.

Таким образом, второй закон Менделя можно сформулировать следующим образом: при скрещивании двух потомков первого поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

25 % гомозиготных доминантных; 50 % гетерозиготных; 25 % гомозиготных рецессивных.

При неполном доминировании в потомстве гибридов (F2) расщепление по генотипу и фенотипу совпадает (1:2:1).

Чтобы выяснить, как будет осуществляться наследование признаков в третьем, четвертом и последующих поколениях, Г. Мендель путем самоопыления вырастил гибриды этих поколений и проанализировал полученное потомство. Он выяснил, что растения, обладающие рецессивными признаками (например, морщинистая форма семян), в следующих поколениях воспроизводят потомство только с рецессивными признаками (морщинистые семена). Иначе вели себя гибриды F2, обладающие доминантными признаками. Среди них Мендель обнаружил две группы растений: первая, составляющая 1/3 от общего числа, далее не расщеплялась. Оставшиеся 2/3 доминантных растений в последующих поколениях расщеплялись на три четверти доминантных и одну четверть рецессивных потомков.

Вопрос 3. Решите задачу на построение иРНК на основе известной последовательности ДНК

Задача.

Молекула ДНК состоит из двух цепей – основной (О), на которой синтезируется иРНК, и комплементарной (К). Запишите порядок нуклеотидов в синтезируемой иРНК, если на участке комплементарной цепи ДНК нуклеотиды расположены в следующем порядке АЦГ-АТТ-ТАТ-АЦЦ-ЦТТ-АГГ-ТТТ.

Решение.

1. Используя принцип комплементарности, построим основную цепь молекулы ДНК. Известно, что в молекулах ДНК А комплементарен Т, а Г комплементарен Ц.

Между А и Т две водородные связи (А=Т), а между Г и Ц три (Г=-Ц)

2. С помощью того же принципа комплементарности по фрагменту основной цепи построим иРНК, учитывая, что в молекулах РНК А комплементарен У (нет Т), а Г комплементарен Ц.

иРНК АЦГ-АУУ-УАУ-АЦЦ-ЦУУ-АГГ-УУУ

Ответ: последовательность нуклеотидов в иРНК АЦГ-АУУ-УАУ-АЦЦ-ЦУУ-АГГ-УУУ.

Вопрос 1. Гены и хромосомы как материальные основы наследственности. Их строение и функционирование

Изучение структуры и функций гена – основная проблема генетики. Г. Мендель в 1865 г. доказал, что наследственность дискретна. Он сделал вывод о существовании в половых клетках наследственных задатков, определяющих развитие признаков взрослого организма, и назвал их факторами. В 1909 г. В. Иоганнсен предложил наследственный фактор называть геном.

В 1902 – 1903 гг. американский цитолог У. Сеттон и немецкий цитолог и эмбриолог Т. Бовери независимо друг от друга выявили параллелизм в поведении генов и хромосом в ходе формирования гамет и оплодотворения. Эти наблюдения послужили основой для предположения, что гены находятся в хромосомах. Однако экспериментальное доказательство локализации конкретных генов в конкретных хромосомах было получено только в 1910 году американским генетиком Т. Морганом, который в последующие годы обосновал хромосомную теорию наследственности. Согласно этой теории, передача наследственной информации связана с хромосомами, в которых линейно, в определенной последовательности, локализованы гены. Таким образом, именно хромосомы представляют собой материальную основу наследственности.

Гены локализованы в хромосомах. Различные хромосомы содержат неодинаковое количество генов, при этом набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален. Аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах.

Ген – участок большой самовоспроизводящейся молекулы ДНК, отвечающий за один признак, т. е. за структуру определенной молекулы белка, определяющий возможность развития отдельного элементарного признака. Он является дискретной единицей наследственной информации, это участок хромосомы, оказывающий специфическое влияние на развитие организма.