Расщепление по фенотипу: 9 : 3 : 3 : 1
Мейоз
Митоз
он же Непрямое деление клеток, неполовое деление
Это основной способ деления эукариотических соматических (клеток тела) клеток.
Выделяют 4 стадии процесса:
1. Профаза
Хромосомы утолщаются и спирализуются. Вообще, возможность увидеть хромосомы - результат наблюдения профазы клетки. Растворяется ядерная оболочка. Исчезает ядрышко. Центриоли расходятся к разным полюсам клетки, из микротрубочек начинает формироваться веретено деления - своеобразные "рельсы", по которым хромосомы будут двигаться к полюсам клетки.
2. Метафаза
Микротрубочки "выбирают специализацию" - центросомные - тянутся от одного полюса клетки к другому, хромосомные - связаны с центромерам (сердинками) хромосом. Хромосомы вытягиваются микротрубочками в центр клетки - они как бы выстраиваются по экватору.
3. Анафаза
Хромосомы притягиваются микротрубочками к полюсам клетки. Удвоенный в начале набор хромосом делится напополам и расходится к разным частям клетки.
4. Телофаза
Хромосомы раскручиваются (деспирализуются), в микроскоп их уже не разглядеть. Вокруг них начинает формироваться ядерная оболочка и ядрышки. Веретено деления разрушается и образуется перетяжка, которая разделит делящуюся материнскую клетку на две новые дочерние.
Обратите внимание, что митотическое деление клеток характерно для соматических клеток - у них изначально двойной - ДИПЛОЙДНЫЙ набор хромосом. И в результате митоза образуются 2 новые клетки, каждая с таким же, диплойдным набором.
Мейоз - это половое деление. Размножение с участием половых клеток характерно для развитых организмов. Простейшие обходятся другими видами размножения.
Половые клетки - мужская и женская содержать гаплойдный (=одинарный) набор хромосом. Все остальные клетки тела (=соматические) содержат диплойдный (=двойной) набор. Две клетки объединаются (мужская половая клетка оплодотворяет женскую), образуется зигота - новый организм. 1n + 1n =2n. Хромосомный набор нового организма диплойдный (=двойной).
Таким образом, мейоз обеспечивает сохранение постоянного для каждого вида набора хромосом и количества ДНК.
А откуда тогда берутся эти половые клетки с меньшим набором хромосом? Из соматических в результате мейоза.
Мейоз - процесс, состоящий из двух последовательных делений, каждое из которых включает в себя фазы, которые мы уже наблюдали в митозе:
1-е деление мейоза
Профаза:
· Хроматин ядра сгущается, уплотнятся и спирализуется, образуя хромосомы;
· Гомологичные хромосомы сближаются и образуют пару хромосом. Когда они соприкасаются, происходит КРОССИНГОВЕР - обемн участками между хромосомами - по сути, обмен генетическим материалом. Т.е. появляется новая комбинация. Это очень важный момент. Это основа наследственной изменчивости. Что дает такая изменчивость? Лучшую приспосабливаемость к окружающей среде.
· Ядерная мембрана растворяется
· Формируется веретено деления.
Метафаза:
· Хромосомы выстраиваются по экватору клетки;
Анафаза:
· Хромосомы разъезжаются к разным полюсам клетки;
Телофаза:
· Перетяжка разделяет две новые клетки;
· Формируются новые ядра
Результат мйоза1: из одной диплойдной клетки (2n) образовались две гаплойдные (1n) У каждой хромосомы - 2 хроматиды.
2-е деление мейоза
А вот мейоз 2 это практически тот же процесс, что и митоз. Те же самые фазы: профаза, метафаза, анафаза и телофаза. Результат мейоза 2 - образуются 4 гаплойдные клетки (1n).
Гаметогенез
Гаметы - это половые, или репродуктивные клетки. Гаметогенез - процесс образования половых клеток - основа продолжения жизни на Земле.
Как уже было показано в теме "Мейоз", половые клетки - гаплойдные, т.е. имеют одинарный набор хромосом. Это задумано природой для того, чтобы, объединившись, две клетки с одинарным набором сформировали полноценный организм с диплойдным - двойным набором.
Женская половая клетка:
· происходит мейоз 1 - количество хромосом уменьшается вдвое. Образуется овоцит II порядка.
· Второе деление - мейоз 2 - образуются четыре гаплойдные клетки: зрелую яйцеклетку и 3 редукционных тельца. В яйцеклетке будет больший запас питательных веществ. Она даст начало (при оплодотворении) новому живому организму. Поэтому такое неравномерное распределение обеспечивает поялание крупной, богатой питательными веществами клетки - яйцеклетки.На этом этапе гаметогенез для яйцеклетки закончен, и она готова выполнять свои функции - быть оплодотворенной мужской половой клеткой.
Мужская половая клетка:
· происходит мейоз 1 - количество хромосом уменьшается вдвое. Образуется сперматоцит II порядка.
· Второе деление - мейоз 2 - образуются четыре гаплойдные клетки - сперматиды. Они переходят на 4-ю стадию процесса.
Вирусы можно назвать "живыми" очень условно. Почему?
Вирусы живут ("живут" - значит, у них наблюдается обмен веществ, самовоспроизведение и т.д.) только в других живых организмах. (есть вирусы, поражающие бактерии - БАКТЕРИОФАГИ).
На рисунке бактериофаг
Вне живых организмов вирусы переходят в другую форму существования - в виде кристаллов, которые
· не поддерживают обмен веществ,
· у них не наблюдается обмена энергией,
Прокариоты или доядерные — одноклеточные живые организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами. Для клеток прокариот характерно отсутствие ядерной оболочки, кольцевая ДНК находится просто в цитоплазме.
Проще говоря, это система с минимальным набором органойдов: ДНК или РНК и белковая оболочка - капсид.
Открытие этих систем относят к концу 19 в. - Д.И. Ивановский доказал их существование и открыл тогда вирус табачной мозаики.
Как вирус поражает живые организмы? (Этот порядок надо выучить, т. к. в части В встречается вопрос на установление порядка поражения вирусом клетки!!!)
1. Сначала клетка вируса присоединяется к клеточной мембране живого организма.
2. Вирус проникает в клетку - он внедряет туда свою нуклеиновую кислоту - ДНК или РНК, отбрасывая свой капсид, как ненужную одежду
3. Вирус "перепрограммирует" клетку - он создает самые лучшие условия (питание, обмен веществ и энергии) для самовоспроизведения.
4. Размножение вируса (организм в это время довольно сильно болеет, вплоть до летального исхода)
5. Нуклеиновые кислоты "одевают" новые белковые оболочки и выходят из организма - носителя
Зачастую в природе вирусы убивают своих "носителей". Поэтому в биосфере их роль - регуляция численности живых организмов.
Онтогенез — индивидуальное развитие организма от оплодотворения (при половом размножении) или от момента отделения от материнской особи (при бесполом размножении) до смерти.
Онтогенез: гаметогенез - эмбриогенез - рост (метаморфоз) - старение
Гаметогенез - развитие половых клеток - гамет до момента, когда они становятся готовыми к оплодотворению.
Эмбриогенез - развитие организма от оплодотворения и до момента выхода из материнского организма (из зародышевой оболочки).
Рост - постэмбриональное развитие - накопление массы, изменение в размерах, становление обмена веществ и т.д. Метаморфозы = превращения. Для некоторых организмов очень важный этап (у бабочек - переход: гусеница - куколка - бабочка)
Старение - процесс постепенного нарушения функций организма, деградация систем организма.
Эмбриогенез
Итак, сперматозойд оплодотворил яйцеклетку. Гаплойдный набор гамет объединился и образовалась диплойдная зигота .
Эта клетка приступает к интенсивному дроблению - масса и объем зародыша остается постоянным, но внутри - быстрое увеличение (митоз) количества клеток - бластомеров. Образуется бластула.
Гаструляция - следующий этап онтогенеза. Деление закончилось, теперь клетки интенсивно перемещаются, образуются пласты из этих клеток - зародышевые листки (эктодерма, энтодерма, мезодерма). Образуется гаструла. Зародыш становится двух- или трехслойным (в зависимости от сложности организма), эти слои в будущем будут формировать органы.
Органогенез - бразование органов и систем органов.
Первыми закладываются: нервная трубка - будущая ЦНС (центральная нервная система), хорда - будущий позвоночник и кишечная трубка - будущая пищеварительная система.
Образуется нейрула.
Это самые основные системы любого организма и, как видите, они закладывается тогда, когда у зародыша ещё нет органов. Дальше идет накопление массы зародыша, дальнейшая дифференцировка, развитие и т.д.
Постэмбриональный этап онтогенеза
Развитие организма после появления на свет бывает прямое и непрямое.
Прямое развитие - характерно для млекопитающих, рептилий, птиц. Маленький организм отличается от взрослого только размерами и половым созреванием.
Непрямое развитие - развитие с метаморфозами (с превращениями). Есть такое понятие - имаго - это взрослая особь. На свет появляется личинка, и она может очень отличаться от взрослого организма, может иметь такие органы, которые не присущи взрослому. Далее эта личинка претерпевает превращения - метаморфозы, и уже в результате становится имаго - взрослой особью.
Такое развитие характерно для насекомых и земноводных.
Развитие каждого организма определено генетической информацией, заложенной в половых клетках, которые, объединяясь, дают начало новому организму.
Путь организма от зачатия и до смерти определяется его генетической информацией.
Генетика - это наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов.
Основные термины генетики.
Ген - участок молекулы ДНК, ответственный за проявление одного признака и синтез определённой молекулы белка.
Геном — общая генетическая информация, содержащаяся в генах организма, или генетический состав клетки.
Гомологичные хромосомы - парные хромосомы, одинаковые по форме, величине и характеру наследственной информации.
Аллельные гены - гены, расположенные в одних и тех же местах (локусах) гомологичных хромосом.
Доминантный признак (А) - преобладающий признак, проявляющийся всегда в потомстве, в гомо- и гетерозиготном состоянии.
Рецессивный признак (а) - подавляемый признак, проявляющийся только в гомозиготном состоянии.
Гомозигота - зигота имеющая одинаковые аллели одного гена (АА,аа)
Гетерозигота - зигота, имеющая противоположные аллели одного гена (Аа)
Фенотип - совокупность признаков и свойств организма, проявляющаяся при взаимодействии генотипа со средой и меняющаяся в процессе жизни в зависимости от среды обитания.
Генотип - совокупность наследственных признаков, полученных от родителей; набор генов.
Генетические обозначения
"P" (парента) - родители
"F1" (филие первое) - дети
"F2" (филие второе) - внуки
"F3" (филие третье) - правнуки
г. (гаметы) - половые клетки
х - скрещивание
♂ (щит и копьё Марса) мужской пол
♀ (зеркало Венеры) женский пол
Наследование, сцепленное с полом
Наследование, сцепленное с полом — это наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах.
АУТОСОМЫ - это хромосомы (парные), одинаковые и у мужских, и у женских организмов, т.е. все неполовые хромосомы. У человека их, соответственно, 44 (22 пары).
XX - женский пол; XY - мужской пол
Исследования генетики, связанной с половыми хромосомами - заслуга американского ученого Т. Моргана.
Х-хромосома считается женской, Y-мужской.
Сцепление с полом означает, что Х-хромосома имеет участок, которого нет в Y-хромосоме.
Признаки, присущие организму, записываются над буквами Х и У, прописывая гаметы в решетке Пеннета, можно легко установить не только наследование самого признака, но и пол гибрида.
Давайте разберем наследование, сцепленное с полом, на примерах:
Задача 1:
У человека ген, вызывающий дальтонизм, локализован в Х-хромосоме. Состояние болезни вызывается рецессивным геном, состояние здоровья - доминантным.
Девушка, имеющая нормальное зрение, отец которой обладал цветовой слепотой, выходит за муж за нормального мужчину, отец которого также страдал цветовой слепотой. Какое зрение можно ожидать у детей от этого брака?
Дано:Здоровая женщина, но гетерозиготная, т.к. отец имел это заболевание. Значит, ее генотип будет - ХDХd
Здоровый мужчина - т.к. у мужчин признак может нести только Х-хромосома, то здесь только один вариант: ХDУ
Решётка Пеннета:
Получившиеся генотипы и фенотипы:
ХDХD - здоровая женщина
ХDХd - здоровая женщина (носитель)
ХDУ - здоровый мужчина
ХdУ - больной мужчина
Группы генов, расположенных в одной хромосоме, составляют группу сцепления. Это означает, что наследуются они вместе - сцепленно. Так и признаки, сцепленные с полом, передаются следующему поколению именно половыми хромосомами.
Законы Менделя — это принципы передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам
Первый закон Менделя или закон единообразия
При скрещивании двух гомозиготных организмов, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных проявлений признака, всё первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей.
Скрещиваются два гомозиготных организма. "Гомо" - одинаковый, значит, новый организм (зигота - оплодотворенная яйцеклетка) получил одинаковые признаки от отцовского и материнского организма. Это может быть как доминантный, так и рецессивный признак, поэтому такой организма обозначают АА или аа. Так вот, в первом законе Менделя сказано, что при скрещивании таких родителей все поколение будет одинаковым, единообразным.
Для наглядности будем использовать решетку Пеннета.
Решётка Пеннета, или решётка Паннета — таблица, предложенная английским генетиком Реджинальдом Паннетом (1875—1967) в качестве инструмента, представляющего собой графическую запись для определения сочетаемости аллелей из родительских генотипов, аллель одной стороны квадрата расположены женские гаметы, вдоль другой — мужские. Это позволяет легче и нагляднее представить генотипы, получаемые при скрещивании родительских гамет. 
Давайте рассмотри образование потомства у следующих пар:
1. И отцовский и материнский организмы гомозиготны и несут доминантный признак: АА × АА. Тогда каждый организм производит только один тип гамет: А
2. И отцовский и материнский организмы гомозиготны и несут рецессивный признак: аа× аа
3. Один гомозиготный организм несет доминантный признак, другой гомозиготный организма - рецессивный: АА ×аа
Записываем каждую гамету в ячейку. Один организм - сверху, другой - слева:
В 1 варианте все 4 гибрида одинаковы и по генотипу (АА) и по фенотипу - проявляется доминантный признак;
Во 2 варианте все 4 гибрида одинаковы по генотипу (аа) и по фенотипу - проявляется рецессивный признак;
В 3 варианте все 4 гибрида одинаковы по генотипу (Аа) и по фенотипу - проявляется доминантный признак (они носители рецессивного признака).
Задание А8.
Второй закон Менделя - закон расщепления
Этот закон - прямое следствие первого закона. Первое поколение, полученное от скрещивания двух гомозиготных особей (АА ×и аа), скрещивают между собой (для примера возьмем черных кота и кошку):
Итак, черный цвет у нас доминантный признак, и скрестили мы два гетерозиготных организма.
Расщепление по генотипу: 1АА, 2Аа и 1аа. Т.е., 1:2:1
Расщепление по фенотипу: черные АА, и 2Аа, беленький аа. Т.е., 3:1
II закон Менделя — закон расщепления: при скрещивании гибридов первого поколения между собой в потомстве второго поколения наблюдается закономерное расщепление по генотипу: 1:2:1, по фенотипу - 3:1
Что такое в данном случае понятие "расщепление" - это распределение доминантных и рецессивных признаков среди потомства в определённом числовом соотношении. Рецессивный признак у гибридов первого поколения не исчезает, а только подавляется и проявляется во втором гибридном поколении.
Третий закон Менделя
В предыдущих законах - в законе единообразия и законе расщепления мы рассматривали наследование одного признака.
Третий закон Менделя описывает наследование двух признаков.
Дигибридное скрещивание - скрещивание особей с двумя парами признаков (2 аллели).
Какие в этом случае образуются гаметы? Обратите внимание - В КАЖДОЙ ГАМЕТЕ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ОБА ПРИЗНАКА! Варианты гамет особи: AB, Ab, aB и ab
Распишем образовавшиеся особи по генотипу и фенотипу:
AABB - черная длинношерстная - 1 шт;
AABb - черная длинношерстная - 2 шт;
AaBB - черная длинношерстная - 2 шт;
AaBb - черная длинношерстная - 4 шт;
Обратите внимание - у нас уже 4 разных генотипа дают 1 фенотип!
ААbb - черная с короткой шерстью - 1 шт;
Aabb - черная с короткой шерстью - 2 шт;
ааBB - белая длинношерстная - 1 шт;
ааBb - белая длинношерстная - 2 шт;
aabb - белая с короткой шерстью - 1 шт.
Итого у нас получилось 16 особей:
черные длинношерстные - 9 шт;
черные с короткой шерстью - 3 шт;
белая длинношерстная - 3 шт;
белая с короткой шерстью - 1 шт.
Если полученные Г. Менделем результаты рассмотреть отдельно по каждому признаку (цвету и форме), то по каждому из них будет сохраняться соотношение 3:1, характерное для моногибридного скрещивания. Отсюда Г. Мендель заключил, что при дигибридном скрещивании гены и признаки, за которые эти гены отвечают, сочетаются и наследуются независимо друг от друга. Этот вывод получил название закона независимого наследования признаков - третий закон Менделя.
Основным условием закона является несцепленность генов - т.е. они располагаются в разных хромосомах (!)