Незмінність і мінливість живих систем при розмноженні

Мітоз як основа нестатевого розмноження

Поділ клітини, якому передує подвоєння молекул ДНК, нази­вається мітозом. За мітозу нові клітини, утворені поділом, за структурою й функціями подібні як до материнської клітини, так і до самих себе.

Мітоз лежить в основі нестатевого розмноження, коли для продовження роду злиття двох клітин не відбувається. Так поводяться всі одноклітинні організми. Нестате­вим шляхом можуть розмножуватися й рослини.

У багатоклітинних організмів мітоз забезпечує збільшення кіль­кості клітин і пов'язаний із цим процес росту, а в зрілих організмах — оновлення клітин. Тіло живої істоти — сому — складають утворені шляхом мітозу клітини, які називають соматичними. Через мітоз у клітинах одного типу, шо утворюють тканину, відбувається рівномірний розподіл інформації про те, якою має бути ця ткани­на й як вона повинна функціонувати.

Отже, за мітозу зростає кількість клітин, але якісних змін не відбувається. Мітоз — основа стабільності, незмінності живої системи.

Мейоз як основа статевого розмноження

Мітоз забезпечує незмінність живої системи. Чи могло б на Землі так буйно розквітнути життя, якби його «зміст» ніколи не оновлювався? Чи могло б воно заповнити всі екологічні ніші, завоювати не лише простір, а й час?

Різноманітність живого світу — результат того, шо, крім міто­тичного механізму розмноження, в природі сформувався такий, шо дає шанс пристосуватися до змін у довкіллі. Тим-то в переважної більшості організмів є спеціалізовані клітини, які між собою зливаються. Під час цього процесу відбувається «пе­ретасовування» записаних у ДНК «креслень та інструкцій», завдяки чому з'являється новий їх набір.

Розмноження, за якого відбувається змішування генетичного матеріалу, внаслідок чого нащадки відрізняються від батьків, нази­вається статевим розмноженням. Клітини, які зливаються при статевому розмноженні, назива­ються статевими клітинами (гаметами).

Коли б гамети просто зливалися, то кількість хромосом зростала б від покоління до покоління, й зрештою вони б не вмістилися в клітині. Тим-то в статевих клітинах ядро ділиться в кілька етапів. Поділ клітин, за якого кількість хромосом зменшується вдвоє, називається мейозом, або редукційним поділом. Механізми мейозу, що дають можливість комбінативної мінливості: незалежне розходження хромосом, кросинговер.

Отже, статеві клітини містять одинарний (гаплоїдний) набір хромосом, а соматичні — подвійний (диплоїдний). На клітинному рівні статеве розмноження можна уявити як чергування циклів: гаплоїдна фаза—життя гамет—диплоїдна фаза (утворення зиготи, з якої розвивається новий організм)—мейоз. При цьому роз­падаються старі комбінації «інструкцій та креслень» і створюються нові.

Отже, і за мітозу, й за мейозу в клітині відбуваються маніпуляції з ДНК: в першому випадку без якісних змін, у другому — якісні зміни будуть.

Гомеостаз живої системи в історичному вимірі

Спадковість

Спадковість — це здатність передавати нащадкам особливості поведінки, будови та розвитку. Успадковується не загальний тип організму, а окремі його ознаки. Во­ни то щезають, то з'являються в поколіннях, а отже, вони нікуди не діваються, бо мають матеріальні носії.

Матрицею для гена кожного наступного покоління є ген попереднього.

Ген — ділянка молекули ДНК, яка визначає структу­ру певної білкової молекули, а відтак — конкретну ознаку організму, є неподільною одиницею спадковості. А визначає ген конкретну ознаку організму тому, шо несе інформацію про те, в якому порядку повинні вибудовуватись аміно­кислоти в тому чи іншому білку. Немає інформації — і білка не бу­де, отже, якась ознака в організмі не проявиться.

Сукупність генів, які несуть інформацію про те, яким має бути весь організм, називається генотипом, а сукупність зовнішньо виявле­них інформаційних ознак організму — фенотипом. Фенотип — це ознаки конкретної особини, які є «продуктом» взаємодії геноти­пу з оточенням у ході розвитку особини.

Азбука життя містить чотири знаки — чотири нуклеотидні основи. А все розмаїття білків — це поєднання різних комбінацій 20 амінокислот. Природа закодувала пе­рехід від послідовності основ у нуклеїновій кислоті до послідовності амінокислот у білку. Генетична інформація записана словами з трьох літер (кодони), а зміст цих слів полягає в здатності кодувати білок.

Кожний ко­дон відповідає тільки за одну амінокислоту, але одна й та сама амінокислота може бути закодована кількома кодонами: тим-то кодонів більше, ніж амінокислот. Чим частіше трапляється амінокислота в білках, тим більше «дублерів» заготувала для її складових природа: щось станеться з одним кодоном, тоді інший включиться в роботу, а білок, не­обхідний для функціонування клітини, буде.

Передавання будь-якої інформації, зокрема й спадкової. — це завжди ризик помилки. В кожному організмі є ціла система ферментів, які вирізають пошкоджені ділянки ДНК, не допускаючи, шоб помилка вийшла на фенотип. Та попри постійну роботу надійних захисних систем помилок у передаванні інформації уникнути неможливо. Наука вважає, що насамперед завдяки помил­кам у передаванні інформації від покоління до покоління розвинув­ся такий розмаїтий світ, саме через них діє закон генетичної різноманітності життя.

Якщо кожна клітина містить інформацію про весь організм, то чому все буває тільки там, де й належить відповідно до загального плану? Тут генам недостатньо «знати», як треба будувати білок, — тут потрібно й «уміти змовчати». А «мовчать» вони через те, що в кожній тканині діє система регуляції проявів генної активності. І вона «вимикає» всі гени, крім тих, які мають працювати саме в цій клітині, шоб у ній реалізувалося тільки те, шо повинне реалізу­ватися відповідно до загального плану. Тут ми стикаємося з властивістю живої системи — впізнаванням. Це внутрішня регуляція генів, але приблизно так само здійснюється й зовнішня.

Взимку наша шкіра бліда, а влітку — вкривається засмагою: це сонячні промені пробуджують ген, який регулює вироблення тем­ного пігменту меланіну, щоб він захищав внутрішні органи від домірної сонячної радіації. Тут сповна виявляється ще одна властивість, притаманна живій системі: здатність до зворотного зв'язку. Механізм, че­рез який вона здійснюється: довкілля дало сигнал —по­чинає працювати ген, який раніше був «не при ділі».

Отже, спадковість - здатність організмів передавати свої ознаки й особливості розвитку потомству. Завдяки цій здатності всі живі істоти зберігають у своїх нащадках характерні риси виду. Така наступність спадкових властивостей забезпечується передачею генетичної інформації.

Мінливість

В кожному поколінні є низка молекулярних служб, які виправляють помилки, пов'язані з передаванням інформації. І все-таки зміни в системі неминучі. Не лише тому, що частина помилок прослизає контрольні служби, — в нашому вічно мінливому світі все су­ще до якоїсь межі мусить змінюватися, шоб зберегти себе й завоювати життєвий простір.

Мінливість — така сама властивість живого, як і спад­ковість, умова перемоги над усім, шо йому протидіє. Мінлиивість — це здатність живих систем набувати нових ознак і властивостей унаслідок зміни структури молекули ДНК.

Мінливість буває трьох типів. Модифікаційна мінливість не успадковується, хоча й зумовлена спадковими факторами, які проявляються або не проявляються під впливом довкілля. Успадковується здатність змінюватися, а не самі зміни.

Другий тип мінливості ми спостерігаємо під час статевого процесу, коли об'єднуються батьківські й материнські набори хромо­сом, а також коли хромосоми обмі­нюються ділянками, й це супроводжується появою нових комбі­націй алелів окремих генів. З цим механізмом пов'язана комбінаційна мінливість.

Мутації — це раптові стійкі зміни генотипу організму або окремих його властивостей, пов‘язані з внутрішніми хімічними змінами одиниць спадковості — генів або цілих хромосом, що успадковуються. З виникненням мутацій пов'язаний третій тип мінливості — му­таційний.

Якщо мутація відбувається в соматичній клітині, то може розвинутися пухлина — доброякісна або ж ракова. А коли в статевій клітині - наслідки бувають різні. Переважна більшість мутацій — це «абракадабра», за якої певний білок не утворюється, а клітина стає нежиттєздатною. Однак можливі й корисні зміни — за даних умов — або ж зміни нейтральні, які виявляться корисними, якщо умови зміняться.

Чи випадково з'являються мутації? Уже зрозуміло — ні. І в цьому є свій зако­номірний сенс. Наведемо такий приклад. Існує небезпечна спадкова хвороба — серпоподібна анемія, за якої клітини крові, що розносять кисень, стають схожими на серпики й гірше справляються зі своєю функцією. Люди, котрі народжуються з тяжкою фор­мою цією недуги, довго не живуть. Здебільшо­го чимала частина населення вражена легкою формою серпоподібної анемії. Еритроцити-мутанти стають недоступними для збудника малярії, і, хто зна, якби не було цієї мутації, то чи змогли б люди жити серед боліт? Ціною втрати небагатьох збереглася ціла людська популяція.

Та постає запитання: доки жива система може видозмінювати­ся? Тут існують видові обмеження. Подібні умови життя можуть зробити подібним фенотип зовсім різних видів істот, та на рівні генотипу ця подібність кінчається: розмноження неможливе.

Закон генетичної різноманітності життя врівноважується законом видової відокремленості кожної живої системи, а тому вид є одним із рівнів просторової організації живого світу.

Отже, ви вже знаєте, що кожний організм зберігає сталість внутріш­нього середовища — гомеостаз, постійно виходячи з рівноваги й постійно її відновлюючи. Щось подібне відбувається й із живою системою протягом усього часу її існування на Землі. Вона змінюється, набуває нових властивостей і при цьому залишається собою. Для того й набуває нових властивостей, щоб за будь-яких умов лишитися собою. Матеріальним носієм спадковості й мінливості є ДНК, яка передає інформацію білку під контролем довкілля.

Історичний розвиток біологічних систем

Тема: Еукаріоти(частина 1)

Виконала:

студентка 6 курсу

ННІ природничих наук

Спеціальність:Біологія

Гуліоненко В.Ю.

2014 р.

Тема: Еукаріоти(частина 1)

План

1.Найпростіші,їх представники та властивості які притаманні цим організмам.

2.Особливості багатоклітинного організму.

3.Рослини.Їх будова та життєдіяльність.

3.1.Рух рослин і все що з цим пов’язано.

3.2. Основні процеси росту і розвитку.

3.3. Поняття живлення рослини та її процеси.

3.4. Особливості дихання рослин і умови які необхідні для цього процесу.

3.5. Розмноження і розвиток рослин.

Поиск по сайту: