Організмений рівень організації життя

1892 р .

Д . І . Івановський відкрив вірус тютюнової мозаїки

1917 р.

Ф . Д’Ерель відкрив бактеріофаги

Займають проміжне положення між живою і неживою природою . Життєвий цикл проявляється у двох формах: позаклітинна — не проявляє жодних ознак життєдіяльності, внутрішньоклітинних — відбувається процес розмноження

Внутрішньоклітинні паразити

Відсутність клітинної будови, обміну речовин

Наявність тільки одного типу нуклеїнових кислот: ДНК або РНК

Геном представлено лінійними або кільцевими формами

Малий об’єм генетичної інформації

Не ростуть

Здатні до кристалізації

Викликають захворення рослин, тварин і людини (приблизно 500 захворювань людини)

Здійснюють горизонтальне перенесення генетичного матеріалу (від однієї особи до іншої - на відмі-

ну від вертикального перенесення генів у низці поколінь) . Використовуються в клітинній та генній інженерії як переносники генетичного матеріалу - вектори

ВІЛ викликає тяжке захворювання людини - синдром набутого іму-нодефіціту (СНІД) . Хвора на СНІД людина не здатна протистояти будь

яким інфекціям внаслідок руйнування клітин імунної відповіді -лімфоцитів Т-хелперів ВІЛ належить до РНК-вмісних вірусів

Тип тканин

Будова клітин, розташування

Функції

I . Твірні

Дрібні клітини з тонкими стінками і великими ядрами; вакуолей мало або зовсім немає

Основна функція — ріст . Клітини діляться, диференціюються й започатковують тканини всіх інших типів

1 Верхівкові (конуси наростання)

Верхівки стебла й кінчик кореня

2 . Бічні (камбій)

Під покривними тканинами стебла та кореня

3 . Вставні

В основах міжвузлів

4 . Ранові

У будь-якій ділянці, де є ушкодження

II . Покривні

Товстостінні клітини

Захищають тонкостінні клітини, що лежать глибше, від висихання та механічних ушкоджень

1. Епідерма

Покриває всі частини рослини . Має продихи, кутикулу, восковий наліт, волоски

2 . Пробка

Замінює епідерму Багатошарова тканина, оболонки її потовщуються й просочуються суберином; в оболонках відсутні пори, вони є непроникними для води і газів . Є сочевички

3 . Корка

Мертва покривна тканина, входить до складу кори дерева

III . Провідні

1. Ксилема

Судини (або трахеї) — витягнуті в довжину трубки без горизонтальних перетинок . Утворені мертвими клітинами зі здерев’янілими оболонками

Проводить розчини неорганічних речовин від кореня вгору по висхідному потоку в усі органи рослин

2 . Флоема

Ситоподібні трубки — живі без’ядерні витягнуті клітини, поперечні перетинки яких мають великі пори

Проводить розчини органічних речовин від листків по стеблу до підземних органів спадним потоком

IV. Механічні

Клітини мають міцні потовщення й здерев’янілі оболонки, тісно змикаються між собою

Забезпечують міцність органів рослин

1. Коленхіма

Утворена живими клітинами з нерівномірно потовщеними оболонками

2 . Склеренхіма

Утворена витягнутими клітинами з рівномірно потовщеними, часто здерев’янілими оболонками, вміст яких відмирає на ранніх стадіях

V. Основна

Живі тонкостінні клітини

Складають основу органів

1. Асиміляційна

Клітини містять хлоропласти

Виконують функцію фотосинтезу

2 . Запасаюча

Великі тонкостінні клітини

Запасають органічні речовини

Тип тканин

Будова клітин, розташування

Функції

3 . Повітроносна (аеренхіма)

Утворюють великі повітроносні міжклітинники

У водних рослин забезпечують просторове розміщення рослин

4 . Водоносна

Запасає воду в пустельних рослин

VI . Видільні (секреторні)

Клітини утворюють секрет — особливі продукти метаболізму, які використовуються рослиною для регуляції фізіологічних функцій або виділяються назовні (смоляні й ефірно-масляні ходи, нектарники)

Тканина

Будова

Функції Місце розташування

I . Епітеліальна (епітелій)

Клітини щільно прилягають одна до одної; міжклітинна речовина розвинена слабо

Функції захисту, всмоктування, секреції і сприйняття подразнень

1. Плоский

Сплющені клітини, що мають форму багатокутників

Вистилає ротову порожнину, порожнину стравоходу

2 . Кубічний

Кубоподібні клітини

Вистилає ниркові канальці

3 . Циліндричний

Клітини нагадують стовпчики або колони

Вистилає шлунок і кишечник

4 . Війчастий

Клітини мають цитоплазматичні відростки — війки

Вистилає дихальні шляхи

5 . Чутливий (сенсорний)

Спеціалізовані клітини

Вистилає носову порожнину

6 . Залозистий

Клітини спеціалізовані для секреції різних речовин

Утворюють гормони, молоко, піт, вушну сіру

II . Сполучна

Наявність великої кількості міжклітинної речовини

1. Щільна волокниста

Переважають волокна

Виконує захисну функцію, надає органам еластичності

2 . Пухка волокниста

Переважає аморфна маса

Заповнює проміжки між внутрішніми органами

3 . Кісткова і хрящова

В основній речовині кісткової тканини переважають неорганічні речовини, а в хрящовій — органічні

Виконують захисну та опорну функції

4 . Рідке внутрішнє середовище

Міжклітинна речовина — рідина

Підтримує гомеостаз, транспорт речовин, захисні реакції, гуморальна регуляція

5 . Ретикулярна

У тканині містяться стовбурні клітини, з яких виникають клітини крові

Складає основу кровотворних органів

6 . Жирова

Клітини містять жир

Запас поживних речовин, теплоізоляція

III . М’язова

Складається з м’язових волокон різної форми та розмірів

Має здатність до скорочення і розслаблення й виконує рухову функцію

1. Поперечно-посмугована

Волокна циліндричної форми, дуже тонкі, клітини довгі багатоядерні

Прикріплюються до кісток і забезпечують рух тіла і його частин

2 . Гладенька (не-посмугована)

Дрібні веретеноподібні одноядерні волокна

Забезпечує пересування речовин у внутрішніх полих органах

3 . Серцева

Волокна переплітаються між собою

Будова серця

IV. Нервова

Нейрон (нервова клітина) складається з тіла і відростків — аксона та дендритів . Клітини все життя перебувають у стані інтерфази . Нейроглія складається з дрібних, із численними виростами клітин, здатних до поділу

Виконує функції сприйняття подразнень і проведення збудження Секреція спеціалізованими нервовими клітинами біологічно активних сполук — нейрогормонів

Одношаровий епітелій

Залозистий епітелій

Плоский

Кубічний

Багатошаровий епітелій

Війчастий епітелій

Плоский

Кубічний

Хрящова

Кісткова

Жирова

Кров

1    — апікальна меристема,

2    — верхівкова брунька,

3    — лист,

4    — черешок,

5    — пазушна брунька,

6    — вузол,

7    — міжвузля,

8    — головний корінь,

9    — бічні корені

Органи

Будова

Значення

І . Вегетативні

Забезпечують життєдіяльність рослин, вегетативне розмноження

Коренева система

Головний, бічний, додаткові корені

Закріплює рослину в ґрунті . Здійснює поглинання й транспорт води та поживних речовин . Запасає поживні речовини . Виконуючи додаткові функції, видозмінюється

Пагін

Стебло, листки, бруньки

Стебло забезпечує взаємодію всіх органів рослини, транспортує поживні речовини . Функції листка — фотосинтез, газообмін і транспірація Бруньки — зачаткові пагони

ІІ . Генеративні

Спорангії, антеридії, архегонії, квітка

Забезпечують розмноження

Квітка — орган насіннєвого розмноження покритонасінних

1    - пелюстка,

2    - пиляк,

3    - тичинкова нитка,

4    - тичинка,

5    - насінний зачаток,

6    - чашолисток,

7    - квітколоже,

8    - зав’язь,

9    - стовпчик,

10    - приймочка,

11    - маточка

Рослина - цілісний організм, усі органи і тканини якого взаємозалежні, а життєдіяльність взаємо-обумовлена . Основні функції рослинного організму регулюються за допомогою біологічно активних речовин - фітогормонів

Фітогормони - це органічні сполуки, які навіть у надзвичайно малих кількостях впливають на обмін речовин і ріст клітини у рослин .

Основними формами прояву подразливості рослин є різноманітні рухові реакції, що здійснюються

цілим організмом або окремими його частинами .

Тропізми

Настії

Нутації

Ростові рухи у рослин, спричинені однобічним впливом факторів зовнішнього середовища. Властиве певне орієнтування щодо подразника Залежно від характеру відповіді можуть бути позитивними і негативними

Ростові рухи у рослин, завдяки яким вигинаються їхні органи Не мають певного орієнтування щодо подразника

Ч.

Обертальний рух частин, що ростуть, різних органів рослин

Система

Будова

Значення

Травна

1. Замкнена: один отвір — ротовий, кишечник замкнений

2    . Наскрізна: ротовий отвір ^ кишеч

ник ^ анальний отвір .

3    Відсутня: деякі паразитичні організми всмоктують готові поживні речовини через покриви

Забезпечує надходження в організм поживних речовин, їх переробку, всмоктування продуктів травлення й виведення з організму неперетравлених залишків їжі

Кровоносна

Серце, судини . Функціі серця можуть виконувати великі судини

1    Незамкнена: судини відкриваються в порожнину тіла, кров змішується з порожнинною рідиною, утворюючи гемолімфу

2    Замкнена: кров циркулює тільки по судинах

Транспорт речовин, виведення продуктів обміну, забезпечує імунні реакції організму

Дихальна

Зябра, трахеї, легені

Забезпечує газообмін між організмом і навколишнім середовищем

Видільна

Видільні трубочки: протонефридії, мета-нефридії; зелені залози, мальпігієві судини, нирки

Виділення з організму продуктів обміну, води та токсичних речовин

Статева

Статеві залози (гонади), додаткові органи

Виконує функцію розмноження, завдяки чому забезпечується безперервна послідовність поколінь

Опорно-ру

хова

Шкіро-м’язовий мішок; твердий зовнішній скелет (хитиновий покрив); внутрішній скелет, м’язи

Забезпечує зміну положення тіла, рухи окремих органів та організму в цілому

Нервова

Система нервових елементів або органів

Регулює й координує всі функції організму, здійснює взаємозв’язок усіх частин організму між собою і з навколишнім середовищем

Ендокринна

Залози внутрішньої секреції

Регуляція роботи органів за допомогою біологічно-активних речовин, що переносяться кров’ю

Безстатеве розмноження — це розмноження, яке здійснюється без участі спеціалізованих клітин

Характеризується тим, що дочірні клітини повністю ідентичні батьківським

У деяких організмів це єдиний спосіб розмноження

Таким чином можуть розмножуватися організми, які за певних умов виявилися ізольованими

Види, у яких короткий життєвий цикл, можуть швидше залишити більше нащадків

Статеве розмноження — це розмноження за допомогою спеціальних статевих клітин — гамет, які мають удвічі менше число хромо-

сом, на відміну від батьківських безстатевих клітин Характеризується рекомбінацією генетичної інформації

Велика клітина, що містить запас поживних речовин, необхідних для розвитку зародка . Нерухома . Може

бути вкрита різноманітними оболонками, що виконують захисну функцію

Дрібна рухлива клітина . Рухається переважно за допомогою джгутика Містить акросому — органоїд, яка

забезпечує проникнення сперматозоїда в яйцеклітину та її активацію

Акросома Ядро

Центріоль

Мітохондрії

Шийка

¹ Проміжний відділ

. _} „

Голівка

Джгу

/тик

Гаметогенез — процес розвитку й формування статевих клітин Овогенез — процес розвитку яйцеклітин у тварин

Сперматогенез — процес розвитку сперматозоїдів у сім’яниках тварин .

Зовнішнє

Внутрішнє

Відбувається поза статевою системою самки

Відбувається в статевих шляхах самки

Для процесу запліднення спорових рослин потрібна волога Насінним рослинам для запліднення волога не потрібна У квіткових рослин відбувається подвійне за-

пліднення, внаслідок якого утворюється диплоїдний зародок (насіння) та триплоїдний ендосперм (запас поживних речовин насіння)

Запилення

Самозапилення

Перехресне

Пилкове зерно потрапляє на приймочку маточки тієї ж самої квітки

Пилкове зерно потрапляє на приймочку маточки іншої квітки

У 1898 р . професор Київського університету С . Г. Навашин описав процес подвійного запліднення у квіткових рослин:

1) спермій + яйцеклітина ^ зигота ^ зародок насіння;

2) спермій + диплоїдна центральна клітина зародкового мішка ^ триплоїд-на клітина ^ ендосперм (запас поживних речовин насінини) .

Онтогенез — індивідуальний розвиток організму з моменту заплід-

нення яйцеклітини або поділу одноклітинної особини

Ембріональний період

Зародок (ембріон) розвивається всередині організму матері або всередині яйця, насінини тощо . Завершується народженням, вилупленням, проростанням

Постембріональний

період

Починається з моменту народження й продовжується до того часу, коли організм стає здатним до розмноження

Період статевої зрілості

Організм здатний до розмноження

Період старіння

Знижується рівень обмінних процесів, відбуваються необоротні реакції, що призводять до смерті

Стадія

Процеси

Зигота

Запліднення яйцеклітини

Ряд послідовних мітотичних поділів, за якого утворені клітини (бластомери) в інтерфазі не ростуть, і тому їхні розміри зменшуються після кожного поділу

Процес завершується утворенням бластули

Частина бластодерми вгинається всередину бластули (інвагінація), утворюючи двошаровий зародок — гаструлу,— шари клітин якого дістали назву зародкових листків . На місці вгинання утворюється первинний рот, який веде в замкнену порожнину первинної кишки

Частина бластомерів переміщується в порожнину бластули (імміграція), де вони утворюють внутрішній зародковий листок

Гістогенез, або розвиток тканин, — сукупність процесів, що забезпечують виникнення, існування та відновлення тканин з їх органоспецифічними властивостями .

Органогенез — процеси формування зачатків органів та їхньої подальшої диференціації у ході індивідуального розвитку організмів

О О Ковалевський вперше описав гаструлу, назвав її «кишковою личинкою» .

Е . Геккель запропонував назву «гаструла» .

К Бер перший установив, що під час інвагінації утворюються зародкові листки .

Ектодерма

Дає початок нервовій системі, пов’язаним з нею органам чуття, зовнішньому покриву організму, передній та задній кишкам

Ентодерма

Дає початок хорді кишечнику й пов’язаним з ним органам: шлунку, печінці тощо, органам дихання — легеням

Мезодерма

Дає початок мускулатурі, усім хрящовим і кістковим елементам скелета, кровоносній і сечостатевій системам

Біологічне значення непрямого розвитку

1) Активне харчування та ріст

2) Раціональне використання ресурсів

3) Розселення

4) Забезпечення зараження хазяїв (паразити)

Ріст — це поступова зміна показників маси і розмірів організму Відбувається внаслідок розмноження

клітин та збільшення їхніх розмірів .

Ріст організмів

Обмежений

Необмежений

Безперервний

Періодичний

Досягнувши певних розмірів, особина припиняє свій ріст

Збільшення розмірів і біомаси відбувається все життя, до самої смерті

Особина поступово збільшується, доки не досягне певних розмірів або не помре

Періоди збільшення розмірів чергуються з періодами припинення росту Це організми, для яких характерне линяння або які під дією несприятливих умов впадають у довготривалу сплячку

Життєвий цикл — період між однаковими фазами розвитку двох або

більшої кількості наступних поколінь .

Життєвий цикл

Простий

Складний

Усі наступні покоління не відрізняються один від одного . Немає чіткого чергування поколінь

Супроводжується закономірним чергуванням поколінь: статевого і нестатевого

Спорофіт — нестатеве диплоїдне покоління рослин — рослина або частина рослини, де дозрівають спори Спорангії — орган, у якому утворюються спори

Гаметофіт — статеве гаплоїдне покоління рослин — рослина або частина рослин, де дозрівають гамети . Гаметангії — статеві органи — органи, в яких утворюються гамети

У процесі еволюції рослин гаметофіт редукується . У покритонасінних чоловічий гаметофіт

представлений пилковим зерном, жіночий — зародковим мішком, що складається із 7 клітин .

Генетика — наука, що вивчає закономірності та матеріальні осно-

ви спадковості та мінливості організмів

Спадковість — здатність організмів передавати наступному поколінню свої ознаки і властивості, тобто здатність відтворювати собі подібних Ген — ділянка молекули ДНК, яка інформує про структуру одного білка . Алелі — різні форми одного й того ж гена

Локус — ділянка хромосоми, в якій розташований певний ген Генотип — сукупність усіх спадкових властивостей особини, спадкова основа організму, складена сукупністю генів

Фенотип — сукупність усіх внутрішніх і зовнішніх ознак та властивостей особини, що сформувалися на базі генотипу під час індивідуального розвитку Гомозиготи — особини, у яких у певному локусі гомологічних хромосом присутні однакові алелі; при самозапиленні дають однорідне потомство, що не розщеплюється за даною парою ознак Гетерозиготи — особини, у яких у певному локусі гомологічних хромосом присутні різні алелі; при самозапиленні дають розщеплення за даною парою ознак

Моногібридне схрещування — схрещування батьківських форм, що спадково відрізняються лише за однією парою ознак Дигібрідне схрещування — схрещування батьківських форм, що відрізняються за двома парами ознак Домінування — проявлення лише однієї з альтернативних ознак у гетерозиготи

Домінантна ознака — ознака, що проявляється в гомозиготи; домінантний ген позначається великою літерою

Рецесивна ознака — ознака, що не проявляється в гомозиготи; рецесивний ген позначається малою літерою . Мінливість — здатність організмів змінювати свої ознаки і властивості Модифікаційна (фенотипова) мінливість — зміни фенотипу, що виникають під впливом змін зовнішніх умов і не пов’язані зі змінами генотипу

Мутації — зміни генотипу, спричинені структурними змінами генів або хромосом

Поліплоїдія — кратне гаплоїдному набору збільшення кількості хромосом у клітині

Метод

Суть

Значення

1. Гібридологічний

Застосований Г Менделем Полягає в схрещуванні організмів, які відрізняються за певними станами однієї чи кількох спадкових ознак

Дослідження характеру успадкування станів ознак за допомогою системи схрещувань

2 . Генеалогічний

Полягає у вивченні родоводів організмів та кількісном аналізі ознак нащадків у ряду поколінь

Дає змогу простежити характер успадкування різних станів певних ознак у ряді поколінь, з’ясувати ймовірність прояви ознак у нащадків

3 . Популяційно-статистичний

Вибірково досліджують частини популяції і статистично обробляють одержані данні

Дає можливість вивчати генетичну структуру популяцій — частоти зустрічаль-ності алелів та генотипів у популяціях організмів

4 . Цитогенетичний

Ґрунтується на дослідженні особливостей хромосомного набору організмів

Дає змогу виявити мутації, пов’язані зі зміною як кількості хромосом, так і структури окремих із них

5 . Біохімічний

Аналіз хімічного складу і процесів обміну речовин

Використовують для діагностики спадкових захворювань, пов’язаних із порушенням обміну речовин

6 . Близнюковий

Полягає у вивченні близнят

Можна з’ясувати роль генотипу та чинників довкілля у формуванні фенотипу особин

Рік

Учені

Внесок у становлення генетики

1865

Г. Мендель

У праці «Досліди над рослинними гібридами» виклав відкриті ним закономірності спадковості, розробив метод гібрідологічно-го аналізу, припустив існування факторів спадковості

1900

Х . де Фріз,

К Корренс, Е Чермак

Перевідкрили закономірності спадковості, установлені Г. Менделем

1906

У. Бетсон

Запропонував назву «генетика»

1909

Т. Х . Морган

Відкрив явище зчеплення генів і сформулював хромосомну теорію спадковості

Гібрідологічний метод аналізу успадкування ознак організму був розроблений Г. Менделем (1822— 1884) . Він проводив широкі експериментальні дослідження з гібридизації рослин, результати яких

було опубліковано в 1865 р . Цей рік вважається роком народження генетики .

Під час експериментів Мендель схрещував рослини гороху

Горох — зручний об’єкт для генетичних досліджень:

1) самозапильник;

2) має багато культурних сортів, які стійко зберігають свої ознаки;

3) має таку будову квіток, яка дозволяє легко видаляти пилок;

4) сорти відрізняються один від одного за сімома добре помітними і зручними для обліку ознаками

Ознаки гороху, які досліджував Г Мендель:

колір віночка квітки (червоний, білий); форма насіння (округла, зморшкувата); колір стручків (зе-

лені, жовті); форма стручків (округла, з перетяжками); розміщення квіток (по довжині стебла, у верхівці пагона); довжина пагона (довгий, короткий)

Головна особливість гібридологічного методу Г. Менделя — підбір батьківських пар та кількісний аналіз ознак у нащадків у ряду поколінь:

використання чистосортних рослин, що зберігали батьківські ознаки в ряду поколінь;

використання сортів, що різняться однією, двома або трьома парами альтернативних ознак;

аналіз у гібридів тільки тих ознак, які досліджуються;

аналіз потомства кожної особини окремо від інших;

кількісний рахунок гібридів, що різняться досліджувальними ознаками

Під час моногібридного схрещування в першому поколінні гібридів завжди виявлялася тільки одна з двох альтернативних ознак; дру-

га ознака не виявлялася, вона була в пригніченому стані Усе перше покоління було однаковим .

Закон одноманітності першого покоління (закон домінування): у гібридів першого поколін-

ня виявляються тільки домінантні ознаки — воно фенотипово одноманітне

Гібриди першого покоління F₁ при подальшому розмноженні (самозапиленні) дають розщеплення за альтернативними ознаками, у їхньому потомстві F₂ з’являються

особини з рецесивними ознаками, що складають приблизно четверту частину від усього числа нащадків

(3 : 1) •

Закон розщеплення: під час схрещування гібридів першого покоління у гібридів другого покоління

відбувається розщеплення ознак у відношенні 3 : 1 — утворюються дві фенотипові групи

При утворенні гібридів спадкові фактори (гени) не змішуються, а зберігаються у чистому вигляді У гібридів першого покоління присутні обидва фактори — домінантний і рецесивний, але у вигляді ознаки виявляється домінантний

фактор Зв’язок між поколіннями при статевому розмноженні здійснюється через статеві клітини — гамети . Необхідно допустити, що кожна гамета несе тільки один фактор із пари

1. Якщо один алель не повністю домінує над другим, спостерігається проміжне успадкування . У цьому випадку ознаки гібридів є проміжними в порівнянні з батьківськими формами

2    . При схрещуванні гібридів F₁ між

собою у F₂ відбувається розщеплення за фенотипом у відношенні 1 : 2 : 1

3    . Гетерозиготи зовні відрізняються

від гомозигот

За фенотипом організму не можна з достатньою повнотою судити про його спадкову структуру — генотип . При повному домінуванні, наприклад, гомозиготи АА і гетерозиготи Аа мають однаковий фенотип Визначити генотип можна лише за характером розщеплення в гібридному поколінні

Аналізуюче схрещування — це схрещування особини невідомого генотипу з особиною, гомозиготною за рецесивним алелем . Гомози-

готна особина завжди утворює один сорт гамет, і за потомством F₁ можна судити про кількість типів гамет досліджуваного генотипу

Якщо під час аналізуючого схрещування особини невідомого генотипу з рецесивною гомозиготою всі особи в F₁ одноманітні, то невідомий генотип — гомозигота АА:

Якщо під час аналізуючого схрещування особини невідомого генотипу з рецесивною гомозиготою в F₁ є розщеплення 1:1, то невідомий генотип — гетерозигота Аа:

Незалежне розщеплення під час дигібридного схрещування (див третій закон Менделя) відбувається в тому випадку, коли гени, що належать до різних алелів, розташовані в різних парах гомологічних хромосом

Закономірність успадкування не-алельних генів, які містяться в одній хромосомі, була вивчена Т. Х . Морганом та його школою .

Морган установив, що гени, локалізовані в одній хромосомі, успадковуються разом, утворюючи групу зчеплення Кількість груп зчеплення в організмів певного виду дорівнює кількості хромосом у гаплоїдному наборі . Однак зчеплення генів може порушуватися у мейозі під час кросинговеру — при перехресті хромосом і обміні ділянками

Закономірності кросинговеру

Сила зчеплення між двома генами, які містяться в одній хромосомі, обернено пропорційна відстані між ними

Частота кросинговеру між двома зчепленими генами являє собою відносно сталу величину для кожної конкретної пари генів

Гени розташовані вздовж хромосом у лінійному порядку

Кожний ген займає в хромосомі певну ділянку (локус), алельні гени займають однакові локуси гомологічних хромосом

Усі гени однієї хромосоми утворюють групу зчеплення, завдяки чому відбувається зчеплене успадкування деяких ознак; сила зчеплення між двома генами обернено пропорційна відстані між ними

Зчеплення між генами, розташованими в одній хромосомі, порушується внаслідок кросинговеру, під час якого гомологічні хромосоми обмінюються ділянками

Кожний біологічний вид характеризується певним каріотипом

Стать, особини якої мають однакові статеві хромосоми, називається гомогаметною При утворенні гамет усі вони мають однакові статеві хромосоми

Стать, у особин якої статеві хромосоми різні, називається гете-

рогаметною Гамети цих особин відрізняються за статевими хромосомами й утворюються в рівному відношенні .

Ознаки, гени яких локалізовані в статевих хромосомах, називаються зчепленими зі статтю

Х- і Y-хромосоми мають спільні гомологічні ділянки . У цих ділянках локалізовані гени, що визначають ознаки, які успадковуються однаково як у чоловіків, так і жінок Крім гомологічних ділянок,

Х- і Y-хромосоми мають негомо-логічні ділянки Х-хромосома має локуси, які відсутні в Y-хромо-сомі . Якщо в такому локусі міститься рецесивний алель, який обумовлює генетичне захворювання (наприклад гемофілію, дальтонізм), то гетерозиготна жінка буде здоровою, а гемозиготний чоловік — хворим

Якщо декілька генів визначають одну ознаку організму, то вони взаємодіють один з одним Розрізняють такі основні типи взаємодії неалельних генів: комплементар-ність, епістаз і полімерія При комплементарності кожний із взаємодіючих генів поодинці не забезпечує формування певної ознаки, але в присутності обох генів це відбувається

Епістаз — тип взаємодії генів, при якому одна пара алелів може пригнічувати прояв іншої Полімерія — тип взаємодії генів, при якому декілька генів контролюють спадкування однієї ознаки . Такі гени називаються полімерними

Плейотропія — множинна дія генів Багато генів діють не на один, а на декілька різних ознак

Запліднена яйцеклітина — зигота — одержує цитоплазму переважно від материнського організму Від сперматозоїда при заплідненні в яйцеклітину потрапляє дуже мало цитоплазми Таким чином спадкова інформація цитоплазматичних структур (міто-хондрій і хлоропластів) буде переда-

ватися тільки по материнської лінії, тобто від матері — до доньки і сина, але далі її може передати тільки донька . Така спадковість одержала назву материнської . Оскільки материнська спадковість пов’язана з цитоплазмою, вона одержала назву по-заядерної, або цитоплазматичної

Структурні

Регуляторні

Кодують структуру білків і рибонуклеїнових кислот

1. Є місцем поєднання ферментів та інших біологічно активних сполук .

2    . Впливають на активність структурних генів .

3    Беруть участь у процесах реплікації ДНК і транскрипції

Усі живі організми розвиваються в тісному взаємозв’язку один з одним і з оточуючим довкіллям Різні фактори середовища (світло, температура, волога, склад ґрунту та ін ) впливають на організми,

викликаючи в них зміну зовнішніх та внутрішніх ознак . Таким чином, організм має не тільки спадковість, яка поставляє матеріал для еволюції і селекції, але і мінливість

Зміни фенотипу, що виникли під впливом довкілля, але не зачіпають генотипу й не передаються

іншим поколінням, називаються модифікаціями, а така мінливість — модифікаційною

Ступінь вираження модифікації залежить від інтенсивності та тривалості дії чинника

Модифікації не успадковуються

Модифікації можуть зникати протягом життя особини, якщо припиняється дія факторів, які їх викликали

Модифікації, які виникають на ранніх етапах онтогенезу, можуть зберігатися протягом усього життя особини, але не успадковуватися

Модифікації спрямовані на пристосування організмів до змін дії тих чи інших факторів

Різні ознаки організму в різній мірі змінюються під впливом зовнішніх умов Межі, у яких можлива зміна

ознак у даного генотипу, називаються нормою реакції .

Норма реакції

Вузька

Широка

Ознаки, що мають першорядне значення для процесів життєдіяльності

Ознаки не мають особливого значення для організму

Для вивчення мінливості певної ознаки складають варіаційний ряд: послідовність кількісних показників певної ознаки (варіант), розта-

шованих у порядку їхнього зростання чи зменшення . Довжина варіаційного ряду свідчить про розмах модифікаційної мінливості

Розподіл варіант у варіаційному ряді зображають у вигляді варіаційної кривої Варіаційна крива — це графічне вираження кількісних показників мінливості певної ознаки, яке ілюструє як розмах цієї

мінливості, так і частоту, з якою зустрічаються окремі варіанти За допомогою варіаційної кривої можна встановити середні показники та норму реакції тієї чи іншої ознаки

Мутації — дискретні зміни генетичного матеріалу Х Гуго де Фріз увів

термін «мутація» (зміна) і провів перші дослідження цього процесу.

Мутації виникають раптово, стрибкоподібно

Мутації — рідкі події

Мутації успадковуються, тобто стійко передаються з покоління в покоління

Мутації неспрямовані: мутувати може будь-яка ділянка, викликаючи зміни як незначних, так і життєво важливих ознак

Одні й ті самі мутації можуть виникати повторно

За своїм проявом мутації можуть бути як корисними, так і шкідливими та нейтральними, як домінантними, так і рецесивними

Мутації — джерело спадкової мінливості організмів, яке постачає матеріал для природного та штучного добору

Мутації широко використовуються в селекції тварин, рослин та мікроорганізмів

Штучні мутації використовуються при розробці генетичних методів боротьби зі шкідниками і хворобами цінних для людини видів

Мутагени — це фактори (речовини, температура, випромінювання то-

що), що викликають мутації . Мутації можна викликати штучно

Різні види організмів і навіть різні особини одного виду відрізняються індивідуальною чутливістю до мутагенів

Проте:

1)    частота мутацій зростає, якщо дія мутагену сильніша й триваліша;

2)    для мутагенів не існує нижньої межі їхньої дії .

Типи мутацій за рівнем виникнення

Генні (точкові)

Хромосомні

Геномні

Зміни окремих генів:

—    заміни азотистих основ;

—    випадання або додавання нових основ

Зміни структури хромосом:

нестачі — втрата кінцевої ділянки хромосоми

делеция — втрата ділянки середньої частини

хромосоми;

дуплікація — повторення ділянки; інверсія — переворот ділянки хромосоми на 180 °; транслокація — обмін ділянками між негомоло-гічними хромосомами

Зміна кількості хромосом організму:

анеуплоїдія — зміна кількості хромосом, не кратна гаплоїдному набору; поліплоїдія — зміна кількості хромосом, кратна гаплоїдному набору

Типи мутацій за походженням

Спонтанні

Індуковані

Виникають без наявних причин

Виникають під впливом мутагенних факторів (мутагенів)

Типи мутацій за місцем виникнення

Генеративні

Соматичні

Виникають у гаметах і виявляються у наступних поколіннях

Виникають у соматичних клітинах, виявляються в цьому організмі . Можуть передаватися нащадкам при вегетативному розмноженні

Типи мутацій залежно від впливу на життєдіяльність організму

Летальні

Сублетальні

Нейтральні

Корисні

Призводять до загибелі організму

Знижують життєздатність організму

За певних умов не впливають на організм

Підвищують життєздатність організму

Імовірність того, що мутація підвищить життєдіяльність, незначна Але коли змінюються умови існу-

вання, нейтральні мутації можуть стати корисними для організму.

У 1920—1921 рр. М. І. Вавилов сформував закон гомологічних рядів

Види та роди, генетично близькі, характеризуються подібними рядами спадкової мінливості

Генетично близькі родичі мають спільне походження шляхом дивергенції від спільного предка . У родинах видів, що мають спільне походження, виникають і подібні мутації

Закон гомологічних рядів дає можливість передбачити характер мінливості в споріднених видів, що полегшує пошук матеріалу для селекції

Селекція - наука, що досліджує виведення нових та вдосконалення існуючих сортів культурних рослин, порід тварин і штамів мікроорганізмів, що відповідають потребам людини і суспільства

Сорт, порода, штам - це штучно створені людиною різновиди рослин, тварин та мікроорганізмів, які мають визначні спадкові особливості: комплекс морфологічних і фізіологічних ознак, продуктивність і норму реакції

М. І. Вавилов зазначив, що для успішної роботи селекціонеру слід вивчати і враховувати:

1) вихідну сортову і видову різноманітність рослин і тварин;

2) спадкову мінливість (мутації);

3) роль середовища в розвитку і прояві досліджуваних ознак;

4) закономірності успадкування при гібридизації;

5) форми штучного добору, спрямовані на виділення й закріплення бажаних ознак

Виділення окремих особин з ознаками, що цікавлять людину

Добір особин, що успадкували від батьків бажані для людини ознаки

Розмноження особин з корисними ознаками

Розвиток бажаної ознаки, її закріплення

Масовий

Індивідуальний

Виділення з вихідного матеріалу цілої групи особин, що мають бажані для селекціонера ознаки

Виділення окремих особин із цікавими для селекціонера ознаками й одержання від них нащадків

Внутрішньовидова (у межах одного виду)

Споріднене схрещування (інбридинг)

Неспоріднене схрещування (аутбридинг)

Схрещування організмів, що мають безпосередніх спільних предків . Використовують для одержання чистих ліній Підвищується гомозиготність

Гібридизація організмів, що не мають тісних родинних зв’язків . Часто спостерігається явище гетерозису — «гібридної сили» .

Підвищується гетерозиготність

Міжвидова (між особинами різних видів)

Гібридизація особин, які належать до різних видів, спадкових ознак:

Жито х пшениця ^ тритікале Кобила х осел ^ мул

родів, із метою поєднання в гібридів цінних

Найчастіше міжвидові гібриди безплідні Уперше методику подолання безплідності міжвидових гібридів у рослин розробив у 1924 р . російський учений Г Д Карпечен-ко Схрещуючи редьку з капустою, він подвоїв число хромосом у гібри-

да . Ця рослина не була схожа ні на редьку, ні на капусту Віддалена гібридизація широко застосовується у плодівництві: I . В . Мічурін одержав у такий спосіб гібриди ожини і малини, сливи і терну та ін

Гібриди рослин можна розмножувати вегетативно, чого не можна робити з тваринами Розмножують складні міжвидові гібриди і методами клітинної інже-

нерії Новий організм можна одержати з окремих гібридних соматичних клітин . Цій метод називається клонуванням

Особливості рослин

Висока плідність (велике число нащадків)

Крім статевого розмноження, характерне також вегетативне

Притаманне явище поліплоїдії

Невимогливі до умов середовища

Не вимагають великих економічних витрат

Висока плідність, численність потомства дозволяють використовувати метод масового добору

Наявність видів, що самозапилюються, дає можливість вивести чисту лінію шляхом застосування індивідуального добору

Завдяки вегетативному розмноженню можна тривалий час зберігати гетерозиготну комбінацію, соматичну мутацію

Впливаючи на проростання насіння хімічними речовинами, випромінюванням вдається одержувати матеріал для добору

Поліплоїдія — один зі шляхів поліпшення сортів культурних рослин

Значний внесок у розвиток селекції рослин зробили селекціо-нери-генетики: І В Мічурін,

Г. Д . Карпеченко, М . В . Цицин,

М . М . Лук’яненко, В . Н . Ремесло, В С Пустовойт Вони вивели

високоврожайні сорти цукрових буряків, гречки, бавовнику, високопродуктивні кубанські сорти пшениці, українські сорти Миро-нівська-808, Юбілейна-50, Хар-ківська-63 та ін .

Нечисленність потомства

Значна тривалість життя

Роздільностатеві (утруднює інбридинг)

Тільки статеве розмноження

Необхідна гомозиготність чистих ліній досягається за рахунок близькородинного схрещування, що веде до інбредної депресії

Складні взаємини з довкіллям у зв’язку з наявністю нервової системи

Кожний об’єкт являє собою значну селекційну цінність

Значні економічні витрати на утримання

Не застосовується масовий добір, з огляду на співвідносну мінливість

Визначення якості плідників за показниками нащадків; вивчення родоводу

Штучне запліднення, одержання цінних порід великої рогатої худоби в штучних умовах («у пробірці») . Потім ембріон пересаджують у матку самки іншої породи для подальшого розвитку. У такий спосіб можна одержати значну кількість нащадків із важливими практичними властивостями

Не мають типового статевого процесу

Гаплоїдні, що дає можливість мутаціям виявлятися вже в першому поколінні нащадків

Швидкі темпи розмноження дають можливість одержувати велику кількість клітин — нащадків

Біотехнологія — це сукупність промислових методів, що застосовують для виробництва різних речовин із

використанням живих організмів, біологічних процесів чи явищ .

Промислова

мікробіологія

Перетворення парафінів у кормовий білок у процесі життєдіяльності мікроорганізмів, виробництва антибіотиків та інших лікарських речовин

Інженерна

ензимологія

Одержання і використання чистих ферментів і ферментних препаратів

Генна

інженерія

Штучне конструювання молекул ДНК (генів)

Клітинна

інженерія

Культування клітин і тканин вищих організмів