Какое универсальное свойство живых организмов противоположное
1. Какое универсальное свойство живых организмов, противоположное наследственности, отражает взаимосвязь организмов с внешней средой? Приведите примеры проявления этого свойства.
Изменчивость — это свойство, противоположное наследственности. Оно проявляется в несходстве потомков с предыдущими поколениями, в несходстве особей одного и того же поколения и даже среди родственных организмов.
2. Охарактеризуйте источник генетического разнообразия внутри любого вида организмов. Что входит в резерв наследственной изменчивости вида?
Формировать резерв наследственной изменчивости- это изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений. Иногда это крупные изменения, например коротконогость, отсутствие рогов у домашнего скота, отсутствие пигмента (альбинизм) или оперения. В результате таких изменений возникли также карликовый рост душистого горошка, красная береза, растения, дающие махровые цветки, но чаше это мелкие, едва заметные уклонения от нормы.
3. На какие группы делятся мутации по характеру проявления? При каких условиях некоторые вредные рецессивные мутации могут оказаться полезными?
Классифицируют мутации по различным основаниям:
1) по уровню организации генетического материала (ген, хромосома, геном);
2) по месту возникновения (половые или соматические клетки);
3) по характеру проявления (рецессивные или доминантные);
4) по влиянию на организм (полезные или вредные, в т. ч. летальные, т. е. приводящие к гибели организма), в зависимости от причин (спонтанные или индуцируемые).
При изменении условий внешей среды некоторые мутации могут оказаться полезными.
4. Прочитайте информацию о соматических мутациях. Какое практическое значение имеют знания об этом виде мутаций? Какой способ размножения следует применить для сохранения последующих поколениях растений полезных соматических мутаций?
Соматическая мутация – это модификация гена в определенных клетках в период индивидуального развития организма.
Наука уже давно доказала, что у растений соматическая мутация встречается довольно часто. Примером могут служить почковые вариации, которые детально описал Ч. Дарвин. Такие изменения чаще всего происходят у фруктовых деревьев и декоративных растений и используются для выведения их новых сортов. Разные виды яблок, апельсинов и прочих различных фруктов были получены благодаря обнаружению человеком некоторых ветвей, которые имели отличие от всего дерева. Это может быть и скорость созревания, и размер, и форма, и количество плодов.
Используя вегетативные отростки от таких ответвлений, можно получить деревья с идентичными особенностями материнской части. Считается, что первоначальное свое происхождение они получили от трансформаций начальной клетки в точке роста. Исходя из того, что растения не имеют крайне обособленного пути на зачаточном уровне, подтверждается факт полового размножения при вегетативных мутациях. Это возможно в случае, когда трансформация проникла в субэпидермальный слой, так как из него формируются половые клетки. В результате у одного и того же растения могут встречаться как модифицированные, так и не затронутые мутацией ткани, отличающиеся друг от друга.
5. Ответьте на вопросы: 1. С какими видами мутаций связано изменение структуры хромосом? 2. Почему разновидностью мутаций считается изменение кариотипа? 3. Каким образом проявляется анэуплоидия? 4. Почему изменение кариотипа приводит к изменению генного баланса?
1. Генными мутациями.
2. Мутация — это изменение набора хромосом клетки, т. е. кариотипа.
3. Причина анеуплоидии – нерасхождение хромосом одной или нескольких пар в анафазе I мейоза. В норме гомологичные хромосомы должны направиться к разным полюсам клетки, но под воздействие негативных факторов они присоединяются к одному и тому же полюсу. В итоге образуются гаметы (репродуктивные клетки), которые содержат на одну или несколько хромосом больше (меньше), чем должно быть.
4. Кариотип — это набор признаков, присущий полному набору хромосом, поэтому его изменение приводит к изменению геного баланса.
6. Найдите в тексте характеристику свойств мутаций. К каждому свойству подберите по возможности примеры проявления мутаций у растений, животных, микроорганизмов, грибов и пр.
| Свойства мутаций | Примеры проявления этих свойств |
| 1. Передаются по наследству | |
| 2. Вызываются разнообразными внутренними и внешними факторами | |
| 3. Возникают скачкообразно и внезапно, иногда повторно | |
| 4. Может мутировать любой ген |
7. Перечислите факторы, которые способны вызвать различные мутации. Ответьте, почему получение мутаций (или их случайное возникновение) имеет большое практическое значение.
Радиация, различные мутагены, например, никотин, колхицин. В большинстве случаев мутации имеют отрицательное значение, но есть и положительные, так как способствует эволюции.
8. Изучите раздел о комбинативной изменчивости. Ответьте, можно ли этот вид изменчивости считать мутацией. Объясните почему?
Нельзя. Существует комбинативная изменчивость, которая вызвана кроссинговером и независим расхождением хромосом, а существует мутационная изменчивость: спонтанная.
9. Используя любые информационные источники, докажите, что комбинативная изменчивость лежит в основе возникновения бесконечно большого наследственного разнообразия, наблюдаемого у представителей любой систематической группы живых организмов.
Комбинативная наследственная изменчивость возникает в результате обмена гомологичными участками гомологичных хромосом в процессе мейоза, а также как следствие независимого расхождения хромосом при мейозе и случайного их сочетания при скрещивании.
Все эти преобразования генома, не изменяя самих генов и хромосом, меняют характер взаимодействия генов, создавая бесчисленное множество уникальных генотипов. В результате этих процессов могут возникать новые наследственные признаки, играющие существенную роль в эволюционном процессе, как механизм, обеспечивающий сочетание наиболее приспособительных признаков и свойств для выживания организмов.
Сохраните или поделитесь с одноклассниками:
ВИДЕОУРОК
Биологическая система
– целостная система компонентов, выполняющих определенную функцию в живых системах. К биологическим системам относятся сложные системы разного уровня организации: биологические макромолекулы, субклеточные органеллы, клетки, органы, организмы, популяции.
Признаки биологических систем
– критерии, отличающие биологические системы от объектов неживой природы:
1. Единство химического состава. В состав живых организмов входят те же химические элементы, что и в объекты неживой природы. Однако соотношение различных элементов в живом и неживом неодинаково. В неживой природе самыми распространенными элементами являются кремний, железо, магний, алюминий, кислород. В живых же организмах 98% элементарного (атомного) состава приходится на долю всего четырех элементов: углерода, кислорода, азота и водорода.
2. Обмен веществ. К обмену веществ с окружающей средой способны все живые организмы. Они поглощают из среды элементы питания и выделяют продукты жизнедеятельности. В неживой природе также существует обмен веществами, однако при небиологическом круговороте они просто переносятся с одного места на другое или меняют свое агрегатное состояние: например, смыв почвы, превращение воды в пар или лед и др. У живых же организмов обмен веществ имеет качественно иной уровень. В круговороте органических веществ самыми существенными являются процессы синтеза и распада (ассимиляция и диссимиляция – см. дальше), в результате которых сложные вещества распадаются на более простые и выделяется энергия, необходимая для реакций синтеза новых сложных веществ.
Обмен веществ обеспечивает относительное постоянство химического состава всех частей организма и как следствие – постоянство их функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.
3. Самовоспроизведение (репродукция, размножение) – свойство организмов воспроизводить себе подобных. Процесс самовоспроизведения осуществляется практически на всех уровнях жизни. Существование каждой отдельно взятой биологической системы ограничено во времени, поэтому поддержание жизни связано с самовоспроизведением. В основе самовоспроизведения лежит образование новых молекул и структур, обусловленное информацией, заложенной в нуклеиновой кислоте – ДНК, которая находится в родительских клетках.
4. Наследственность – способность организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития из поколения в поколение. Наследственность обеспечивается стабильностью ДНК и воспроизведением ее химического строения с высокой точностью. Материальными структурами наследственности, передаваемыми от родителей потомкам, являются хромосомы и гены.
5. Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки и свойства; в ее основе лежат изменения материальных структур наследственности. Это свойство как бы противоположно наследственности, но вместе с тем тесно связано с ней. Изменчивость поставляет разнообразный материал для отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования, что, в свою очередь, приводит к появлению новых форм жизни, новых видов организмов.
6. Рост и развитие. Способность к развитию – всеобщее свойство материи. Под развитием понимают необратимое направленное закономерное изменение объектов живой и неживой природы. В результате развития возникает новое качественное состояние объекта, изменяется его состав или структура. Развитие живой формы материи представлено индивидуальным развитием (онтогенезом) и историческим развитием (филогенезом). Филогенез всего органического мира называют эволюцией.
На протяжении онтогенеза постепенно и последовательно проявляются индивидуальные свойства организмов. В основе этого лежит поэтапная реализация наследственных программ. Индивидуальное развитие часто сопровождается ростом – увеличением линейных размеров и массы всей особи и ее отдельных органов за счет увеличения размеров и количества клеток.
Историческое развитие сопровождается образование новых видов и прогрессивным усложнением жизни. В результате эволюции возникло все многообразие живых организмов на Земле.
7. Раздражимость – это специфические избирательные ответные реакции организмов на изменения окружающей среды. Всякое изменение окружающих организм условий представляет собой по отношению к нему раздражение, а его ответная реакция является проявлением раздражимости. Отвечая на воздействия факторов среды, организмы взаимодействуют с ней и приспосабливаются к ней, что помогает им выжить.
Реакции многоклеточных животных на раздражители, осуществляемые и контролируемые центральной нервной системой, называются рефлексами. Организмы, не имеющие нервной системы, лишены рефлексов, и их реакции выражаются в изменении характера движения (таксисы) или роста (тропизмы).
8. Дискретность (от лат. discretus – разделенный). Любая биологическая система состоит из отдельных изолированных, то есть обособленных или отграниченных в пространстве, но тем не менее, тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное единство. Так, любая особь состоит из отдельных клеток с их особыми свойствами, а в клетках также дискретно представлены органоиды и другие внутриклеточные образования.
Дискретность строения организма – основа его структурной упорядоченности. Она создает возможность постоянного самообновления системы путем замены износившихся структурных элементов без прекращения функционирования всей системы в целом.
9. Саморегуляция (авторегуляция) – способность живых организмов поддерживать постоянство своего химического состава и интенсивность физиологических процессов (гомеостаз). Саморегуляция осуществляется благодаря деятельности нервной, эндокринной и некоторых других регуляторных систем. Сигналом для включения той или иной регуляторной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы.
10. Ритмичность – свойство, присущее как живой, так и неживой природе. Оно обусловлено различными космическими и планетарными причинами: вращением Земли вокруг Солнца и вокруг своей оси, фазами Луны и т.д.
Ритмичность проявляется в периодических изменениях интенсивности физиологических функций и формообразовательных процессов через определенные равные промежутки времени. Хорошо известны суточные ритмы сна и бодрствования у человека, сезонные ритмы активности и спячки у некоторых млекопитающих и многие другие. Ритмичность направлена на согласование функций организма с периодически меняющимися условиями жизни.
11. Энергозависимость. Биологические системы являются «открытыми» для поступления энергии. Под «открытыми» понимают динамические, т.е. не находящиеся в состоянии покоя системы, устойчивые лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ и энергии извне. Живые организмы существуют до тех пор, пока в них поступают из окружающей среды энергия и вещества в виде пищи. В большинстве случаев организмы используют энергию Солнца: одни непосредственно – этофотоавтотрофы (зеленые растения и цианобактерии), другие опосредованно, в виде органических веществ потребляемой пищи, – это гетеротрофы (животные, грибы и бактерии).
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 1.
1! Из клеток состоят:
а) растения
б) грибы
в) люди
г) горные породы
2! Питание – это поступление в организм:
а) воды
б) любых веществ
в) веществ, необходимых для роста
г) веществ, необходимых для жизни
3. Ядовитые, ненужные и лишние вещества организмы удаляют с помощью:
а) дыхания
б) выделения
в) питания
г) движения
4! В течение всей жизни растут:
а) люди
б) животные
в) грибы
г) растения
5! Найдите верные утверждения:
а) бактерии состоят из одной клетки
б) животные растут всю жизнь
в) животные двигаются всю жизнь
г) растения выделяют кислород
6! О развитии можно говорить, если:
а) семя превратилось в растение
б) щенок вырос в собаку
в) листья повернулись к свету
г) маленькое дерево стало большим
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 2.
1! Внутри много маленьких клеток у:
а) кошки
б) рябины
в) змеи
г) телевизора
2! Благодаря пище живые организмы получают:
а) энергию для жизни
б) вещества для «строительства» тела
в) вещества для «ремонта» тела
г) только вещества, необходимые для роста
3!* Ответные действия называют:
а) дыханием
б) реакцией
в) движением
г) раздражимостью
4! Найдите верные утверждения:
а) все живые организмы состоят из клеток
б) растения питаются готовыми органическими веществами
в) все живые организмы размножаются
г) основной источник кислорода на Земле – растения
5. Животные больше двигаются чем растения потому, что:
а) им нужно больше пищи
б) им нужно больше энергии
в) они должны свою пищу поймать или найти
г) они состоят из клеток и размножаются
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 3.
1! Из невидимых глазом клеток построены:
а) Луна
б) ваши родители
в) кочан капусты
г) деревянная скамейка
2!* Живые организмы получают энергию благодаря:
а) питанию
б) движению
в) дыханию
г) выделению
3! Двигаться могут:
а) микробы
б) растения
в) животные
г) только листья растений
4! Найдите ошибочные утверждения:
а) бактерии состоят из одной клетки
б) животные растут всю жизнь
в) животные двигаются все время
г) растения выделяют кислород
5! Выделение помогает организму избавиться от:
а) лишних питательных веществ
б) ядовитых веществ
в) непереваренных веществ
г) лишней энергии
6. Найдите верные утверждения:
а) если двигается, то живое
б) дышат только животные
в) к выделению отходов способны только животные
г) если размножается, то живое
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 4.
1! Из клеток состоят:
а) горные породы
б) растения
в) люди
г) грибы
2! Питание – это поступление в организм:
а) веществ, необходимых для жизни
б) веществ, необходимых для роста
в) любых веществ
г) воды
3. Ядовитые, ненужные и лишние вещества организмы удаляют с помощью:
а) выделения
б) дыхания
в) питания
г) движения
4! В течение всей жизни растут:
а) грибы
б) животные
в) люди
г) деревья
5! Найдите верные утверждения:
а) бактерии состоят из одной клетки
б) растения выделяют кислород
в) дышат только грибы
г) животные растут всю жизнь
6! О развитии можно говорить, если:
а) маленькое дерево стало большим
б) семя превратилось в растение
в) листья повернулись к свету
г) щенок вырос в собаку
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 5.
1! Внутри много маленьких клеток у:
а) окуня
б) рябины
в) телевизора
г) змеи
2! Благодаря пище живые организмы получают:
а) только вещества, необходимые для роста
б) энергию для жизни
в) вещества для «ремонта» тела
г) вещества для «строительства» тела
3!* Ответные действия называют:
а) реакцией
б) движением
в) раздражимостью
г) дыханием
4! Найдите верные утверждения:
а) растения питаются готовыми органическими веществами
б) все живые организмы размножаются
в) все живые организмы состоят из клеток
г) основной источник кислорода на Земле – растения
5. Животные больше двигаются чем растения потому, что:
а) им нужно больше пищи
б) они должны свою пищу поймать или найти
в) они состоят из клеток и размножаются
г) им нужно больше энергии
Тест № 1 по теме: «Основные свойства живого»
Вариант 6.
1! Из невидимых глазом клеток построены:
а) ваши родители
б) Луна
в) клубень картофеля
г) волк
2!* Живые организмы получают энергию благодаря:
а) питанию
б) дыханию
в) движению
г) выделению
3! Двигаться могут:
а) растения
б) только листья растений
в) насекомые
г) бактерии
4! Найдите ошибочные утверждения:
а) животные растут всю жизнь
б) бактерии состоят из одной клетки
в) растения выделяют кислород
г) вирусы имеют клеточное строение
5! Выделение помогает организму избавиться от:
а) непереваренных веществ
б) лишней энергии
в) лишних питательных веществ
г) ядовитых веществ
6. Найдите верные утверждения:
а) клетки растений имеют ядро
б) дышат только животные
в) к выделению отходов способны только животные
г) грибы способны активно передвигаться
Ответы:
вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
в-1 | а, б, в | в, г | б | в, г | а, г | а, б |
в-2 | а, б, в | а, б, в | б, г | а, в, г | в | |
в-3 | б, в, г | а, в | а, б, в | б, в | б, в | г |
в-4 | б, в, г | а, б | а | а, г | а, б | б, г |
в-5 | а, б, г | б, в, г | а, в | б, в, г | б | |
в-6 | а, в, г | а, б | а, в, г | а, г | а, г | а |
К изучению предлагается тема «Закономерности наследственности и изменчивости». На этом уроке мы обобщим знания об основных генетических понятиях: наследственности и изменчивости. Сформулируем определение основных генетических понятий: ген, локус, аллель, гомозигота и гетерозигота. Повторим три закона наследственности Менделя. А также поговорим об основных видах изменчивости: наследственной, модификационной и мутационной, обсудим их роль в эволюции.
Основные генетические понятия
Наследственность – это способность живых организмов передавать неизменными свои признаки в поколениях.
Изменчивость – способность живых организмов приобретать признаки, отличающие их от родителей.
В середине XIX века ученые предположили в клетке наличие материального носителя наследственной информации о признаках (рис. 1), этот носитель получил название ген.
Рис. 1. Цепочка ДНК и хромосомы
Современная формулировка: ген – участок ДНК, кодирующий матричную РНК, содержащую информацию о первичной последовательности одного полипептида, или кодирующий функциональную РНК – рибосомальную, транспортную и другие.
Каждый ген имеет свою позицию в хромосоме, так называемый локус (рис. 2).
Рис. 2. Локус
Диплоидный организм (человек) содержит удвоенный набор хромосом, одна из которых поступает из материнского организма, а другая из отцовского, таким образом, в клетке имеется по две копии каждого гена (рис. 3).
Рис. 3. Удвоенный набор хромосом
Соответственно, в организме может быть одновременно два варианта генов, расположенных в одинаковых локусах гомологичных хромосом, такие варианты генов называются аллелями.
Организм, содержащий одинаковые аллели, называется гомозиготным, а содержащий разные аллели – гетерозиготным.
Законы наследственности Менделя
Потомки получают признаки от своих родителей в соответствии с основными законами наследования.
1-й закон Менделя. Закон единообразия гибридов первого поколения
При скрещивании двух гомозиготных организмов, которые отличаются одной парой признаков, все первое поколение будет единообразным по фенотипу и генотипу.
P AA x aa
F1 Aa
2-й закон Менделя. Закон расщепления
При скрещивании двух гетерозиготных организмов у потомков наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3 : 1 и по генотипу в соотношении 1 : 2 : 1.
P Aa x Aa
F1 1AA : 2Аа : 1Аа
3-й закон Менделя. Закон независимого наследования признаков при дигибридном скрещивании:
При скрещивании гомозиготных особей, которые отличаются двумя и большим количеством пар независимых признаков, фиксируют комбинирование признаков.
P AaBb x AaBb
F1 9AB : 3Abb : 3aaB : 1aabb
Нередко независимые признаки могут наследоваться вместе, это происходит, если соответствующие гены находятся в одной хромосоме, такое наследование называется сцепленным.
Изменчивость
Изменчивость (рис. 4) требуется для лучшей приспособляемости к изменчивым факторам среды. Выделяют наследственную и модификационную изменчивость. Модификационная изменчивость не наследуется. Наследственная изменчивость может быть обусловлена половым процессом, тогда она будет называться комбинативной.
Основное предназначение разделения полов – это и есть обеспечение комбинативной изменчивости.
Рис. 4. Виды изменчивости
Второй тип наследственной изменчивости – мутационная. Мутация – это нарушение нуклеотидной последовательности молекулы ДНК – носителя генетической информации. Мутации возникают случайно и ненаправленно, чаще всего они не приносят пользы организму, а оказываются губительными. Иногда мутации приводят к остро необходимым изменениям, такие особи получают конкурентное преимущество, и заменившийся признак закрепляется в потомстве.
Комбинативная и мутационная изменчивость создают основу для естественного отбора. Модификационная изменчивость не закрепляется в потомстве, она представляет собой колебания значения признака в некоторых рамках (рис. 5), чаще всего модификациям подвержены количественные признаки – рост, вес, плодовитость.
Рис. 5. Колебание значения признака
Листовые пластины могут в зависимости от условий среды достигать разных размеров, но эти размеры будут ограничены так называемой нормой реакции. Норма реакции обусловлена генетически и наследуется.
Аналогично цвет кожи европейца в зависимости от загара может меняться от молочно-белого до смуглого.
Величина модификационной изменчивости важна только для удобства конкретной особи, потомству она не передается, поэтому роль модификационной изменчивости в эволюционном процессе невелика.
Список литературы
- Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень. – 5-е издание, стереотипное. — Дрофа, 2010.
- Беляев Д.К. Общая биология. Базовый уровень. – 11 издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012.
- Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Общая биология, 10-11 класс.- М.: Дрофа, 2005.
- Агафонова И. Б., Захарова Е. Т., Сивоглазов В. И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
- Интернет портал «prirodakem.narod.ru» (Источник)
- Интернет портал «intranet.tdmu.edu.ua» (Источник)
- Интернет портал «побиологии.рф» (Источник)
Домашнее задание
- Назовите основные генетические понятия.
- По каким законам Менделя мы получаем признаки от своих родителей?
- Что такое изменчивость и из каких видов она состоит?