Kas ir mainīgums, mainīguma bioloģiskā nozīme. Mainīgums, tās veidi un bioloģiskā nozīme

Mūsu rakstā mēs par to runāsim unikāls īpašums no visiem dzīvajiem organismiem, kas nodrošināja ļoti daudzu dzīvo būtņu sugu rašanos. Šī ir iedzimta variācija. Kas tas ir, kādas ir tā iezīmes un īstenošanas mehānisms? Tagad jūs atradīsit atbildes uz šiem un daudziem citiem jautājumiem.

Ko pēta ģenētika?

Salīdzinoši jaunā ģenētikas zinātne 19. gadsimtā atklāja cilvēcei daudzus savas izcelsmes un attīstības noslēpumus. Un tā pētījuma priekšmets ir tikai divas dzīvo organismu īpašības: iedzimtība un mainīgums. Pateicoties pirmajam, tiek nodrošināta paaudžu nepārtrauktība un tiek veikta precīza pārraide ģenētiskā informācija veselai virknei paaudžu. Taču mainīgums nodrošina jaunu īpašību rašanos.

Mainīguma vērtība

Kāpēc ķermenis iegūst šīs jaunās īpašības? Atbilde ir pavisam vienkārša: par pielāgošanās iespēju. Zemāk esošajā fotoattēlā redzami vienas un tās pašas bioloģiskās sugas - Homo Sapiens - vairāku rasu pārstāvji. To morfoloģiskajām atšķirībām šajā posmā, protams, nav nekādas adaptīvas nozīmes. Bet viņu tālajiem senčiem bija jaunas iezīmes, kas palīdzēja viņiem izdzīvot grūtos apstākļos. Jā, pārstāvji Mongoloīdu rase ir šaura acu forma, jo stepēs tās bieži bija putekļu vētras. Un negroīdiem ir tumša āda, kas aizsargā no apdeguma saules stariem.

Mainīguma veidi

Mainīgums ir organismu īpašība iegūt jaunas īpašības to vēsturiskās un individuālās attīstības procesā. Tas ir divu veidu. Tā ir modifikācija un iedzimta mainība. Tos vieno vairākas īpašības. Piemēram, organismu ārējā struktūrā neizbēgami notiek izmaiņas. Bet modifikāciju pastāvēšanas ilguma un darbības pakāpes ziņā tās ir pilnīgi atšķirīgas.

Modifikācijas mainīgums

Šāda veida mainīgums nav iedzimts. Tas nav fiksēts genotipā, nav pastāvīgs un notiek mainīgu apstākļu ietekmē vidi. Spilgts modifikācijas mainīguma piemērs ir labi zināmais eksperiments ar trusi. Neliela daļa no viņa pelēkās kažokādas tika noskūta. Un ledus tika uzklāts uz kailas ādas. Pēc kāda laika šajā vietā izauga baltas kažokādas, kuras arī tika noskūtas. Bet ledus šajā gadījumā netika uzklāts. Rezultātā šajā zonā atauga tumši mati.

Iedzimta mainīgums

Šāda veida mainība ir pastāvīga, jo tā ietekmē genotipa struktūru līdz pat DNS nukleotīdu līmenim. Šajā gadījumā jaunas īpašības tiek nodotas jaunajām paaudzēm. Savukārt iedzimta mainība ir arī divu veidu: kombinatīvā un mutācijas. Pirmais rodas, kad parādās jauna ģenētiskā materiāla kombinācija. Tās vienkāršākais piemērs ir gametu saplūšana seksuālās reprodukcijas laikā. Rezultātā organisms, saņemot pusi ģenētiskās informācijas no vīrieša un sievietes ķermenis, iegūst jaunas īpašības.

Otrs veids ir mutācijas iedzimta mainīgums. Tas sastāv no asām neorientētām izmaiņām genotipā reibumā dažādi faktori. Tie var būt jonizējošais un ultravioletais starojums, augsta temperatūra, slāpekli saturošs ķīmiskās vielas un citi.

Atkarībā no ģenētiskā aparāta struktūras līmeņa, kurā notiek izmaiņas, izšķir vairākus šādu iedzimtu modifikāciju veidus. Ar genomu mainās hromosomu skaits kopējā komplektā. Tas noved pie anatomiskām un morfoloģiskām izmaiņām organismā. Tādējādi trešās hromosomas parādīšanās 21. pārī izraisa Dauna sindromu. Ar hromosomu mutācijām notiek šīs struktūras pārstrukturēšana. Tie ir daudz retāk sastopami nekā genomiskie. Hromosomu daļas var dublēt vai tās nebūt, tās var būt savītas vai mainīt to stāvokli. Bet gēnu mutācijas, ko sauc arī par punktu mutācijām, izjauc monomēru secību nukleīnskābju struktūrā.

Neatkarīgi no mutācijas veida, tām visiem, kā likums, nav organismam labvēlīgu īpašību. Tāpēc cilvēks iemācās tos mākslīgi kontrolēt. Tādējādi atlasē bieži tiek izmantota poliploīdija - vairākkārtējs hromosomu skaita palielinājums komplektā. Tā rezultātā augs kļūst spēcīgāks un ražo lielus augļus lielos daudzumos. Jūs nevienu nepārsteigsit ar vīģu persiku un citiem garšīgiem augu hibrīdiem. Bet tie ir mākslīgi ieviestas iedzimtas mainīguma rezultāts.

Iedzimta mainīgums evolūcijas procesā

Ģenētikas attīstība ir palīdzējusi spert nozīmīgu soli uz priekšu evolucionārās mācības attīstībā. Fakts, ka cilvēkus un pērtiķus atšķir tikai viens hromosomu pāris, kļuva par nozīmīgu Darvina teorijas pierādījumu. Augiem un dzīvniekiem vēsturiskajā attīstībā var izsekot progresīvo pazīmju pārmantošanai, kas tika pārnestas un fiksētas genotipā. Piemēram, aļģes sasniedza zemi tāpēc, ka genotipā tika fiksēta mehānisko un vadošo audu klātbūtne. Katra nākamā paaudze saglabāja sev tikai nepieciešamās, noderīgas īpašības, kuras tika pielāgotas atkarībā no dzīves apstākļiem un vides. Tā parādījās dominējošās augu un dzīvnieku sugas, kurām piemīt visprogresīvākās struktūras iezīmes.

Tātad iedzimta mainība ir organismu spēja iegūt jaunas īpašības, kas ir fiksētas genotipā. Šādas izmaiņas ir ilgstošas, nepazūd, mainoties vides apstākļiem, un ir iedzimtas.

Bioloģijas variācijas ir individuālu atšķirību rašanās starp vienas sugas indivīdiem. Pateicoties mainīgumam, populācija kļūst neviendabīga, un sugai ir lielākas iespējas pielāgoties mainīgajiem vides apstākļiem.

Tādā zinātnē kā bioloģija iedzimtība un mainīgums iet roku rokā. Pastāv divu veidu mainīgums:

Neiedzimta (modifikācija, fenotipiska).
Iedzimta (mutācijas, genotipiska).

Neiedzimta mainība

Modifikācijas mainīgums bioloģijā tā ir viena dzīva organisma (fenotipa) spēja pielāgoties faktoriem ārējā vide tā genotipa ietvaros. Pateicoties šim īpašumam, indivīdi pielāgojas klimata un citu dzīves apstākļu izmaiņām. ir pamatā adaptācijas procesiem, kas notiek jebkurā organismā. Tādējādi izaudzētajiem dzīvniekiem, uzlabojoties turēšanas apstākļiem, palielinās produktivitāte: izslaukums, olu ražošana utt. Un dzīvnieki, kas ievesti kalnu apgabalos, izaug īsi un ar labi attīstītu pavilnu. Vides faktoru izmaiņas izraisa mainīgumu. Šī procesa piemērus var viegli atrast ikdiena: cilvēka āda reibumā ultravioletie stari rezultātā kļūst tumšs fiziskās aktivitātes attīstās muskuļi, ēnainās vietās un gaismā audzētiem augiem ir dažāda lapu forma, un zaķi maina apmatojuma krāsu ziemā un vasarā.

Neiedzimtai mainībai ir raksturīgas šādas īpašības:

izmaiņu grupas raksturs;
nav mantojuši pēcnācēji;
izmaiņas kādā genotipā;
izmaiņu pakāpes attiecība pret ārējā faktora ietekmes intensitāti.

Iedzimta mainīgums

Iedzimta vai genotipa variācija bioloģijā ir process, kurā mainās organisma genoms. Pateicoties tam, indivīds iegūst īpašības, kas iepriekš bija neparastas tās sugai. Pēc Darvina domām, genotipiskā variācija ir galvenais evolūcijas virzītājspēks. Izšķir šādus iedzimtības mainīguma veidus:

mutācijas;
kombinatīvais.

Rodas gēnu apmaiņas rezultātā seksuālās reprodukcijas laikā. Tajā pašā laikā vecāku īpašības vairākās paaudzēs tiek apvienotas atšķirīgi, palielinot organismu daudzveidību populācijā. Kombinatīvā mainīgums pakļaujas Mendeļa mantojuma likumiem.

Šādas variabilitātes piemērs ir inbrīdings un ārpusbrīdings (cieši saistīta un nesaistīta krustošana). Ja atsevišķa ražotāja īpašības vēlas nostiprināt dzīvnieku šķirnē, tiek izmantota radniecīga šķirne. Tādējādi pēcnācēji kļūst vienveidīgāki un pastiprina līnijas dibinātāja īpašības. Inbredings izraisa recesīvu gēnu izpausmi un var izraisīt līnijas deģenerāciju. Lai palielinātu pēcnācēju dzīvotspēju, tiek izmantota pārvairošana - nesaistīta krustošana. Tajā pašā laikā palielinās pēcnācēju heterozigotiskums un populācijas daudzveidība, kā rezultātā palielinās indivīdu izturība pret vides faktoru nelabvēlīgo ietekmi.

Mutācijas savukārt iedala:

genoma;
hromosomu;
ģenētiska;
citoplazmas.

Izmaiņas, kas ietekmē dzimumšūnas, ir iedzimtas. Mutācijas var pārnest uz pēcnācējiem, ja indivīds vairojas veģetatīvi (augi, sēnes). Mutācijas var būt labvēlīgas, neitrālas vai kaitīgas.

Genomiskās mutācijas

Bioloģijas variācijas ar genoma mutācijām var būt divu veidu:

Poliploīdija ir augos izplatīta mutācija. To izraisa vairākkārtējs hromosomu kopskaita pieaugums kodolā, un tas veidojas, sadaloties, izjaucot to novirzi uz šūnas poliem. Poliploīdie hibrīdi tiek plaši izmantoti lauksaimniecībā - augkopībā ir vairāk nekā 500 poliploīdu (sīpoli, griķi, cukurbietes, redīsi, piparmētra, vīnogas un citi).
Aneuploīdija ir hromosomu skaita palielināšanās vai samazināšanās atsevišķos pāros. Šāda veida mutācijām ir raksturīga zema indivīda dzīvotspēja. Plaši izplatīta mutācija cilvēkiem – viena no 21. pāra izraisa Dauna sindromu.

Hromosomu mutācijas

Mainīgums bioloģijā parādās, kad mainās pašu hromosomu struktūra: termināla sekcijas zudums, gēnu kopas atkārtošanās, atsevišķa fragmenta rotācija, hromosomas segmenta pārnešana uz citu vietu vai citu hromosomu. Šādas mutācijas bieži rodas radiācijas un vides ķīmiskā piesārņojuma ietekmē.

Gēnu mutācijas

Ievērojama daļa šādu mutāciju neparādās ārēji, jo tās ir recesīva iezīme. Gēnu mutācijas izraisa izmaiņas nukleotīdu – atsevišķu gēnu – secībā, un tās izraisa proteīnu molekulu parādīšanos ar jaunām īpašībām.

Gēnu mutācijas cilvēkiem izraisa dažu iedzimtu slimību izpausmi - sirpjveida šūnu anēmiju, hemofiliju.

Citoplazmas mutācijas

Citoplazmas mutācijas ir saistītas ar izmaiņām DNS molekulas saturošās šūnas citoplazmas struktūrās. Tie ir mitohondriji un plastidi. Šādas mutācijas tiek pārnestas caur mātes līniju, jo zigota saņem visu citoplazmu no mātes olšūnas. Citoplazmas mutācijas, kas izraisa bioloģijas variācijas, piemērs ir augu augšana, ko izraisa izmaiņas hloroplastos.

Visas mutācijas raksturo šādas īpašības:

Tie parādās pēkšņi.
Nodots mantojumā.
Viņiem nav nekāda virziena. Gan nelielā apgabalā, gan dzīvībai svarīgā pazīmē var tikt veikta mutācija.
Tie rodas indivīdos, tas ir, tie ir individuāli.
Mutācijas var būt recesīvas vai dominējošas to izpausmēs.
To pašu mutāciju var atkārtot.

Katru mutāciju izraisa noteikti iemesli. Vairumā gadījumu to nav iespējams precīzi noteikt. Eksperimentālos apstākļos mutāciju iegūšanai tiek izmantots virzīts vides ietekmes faktors - radiācijas iedarbība un tamlīdzīgi.

Mācību grāmata atbilst federālajam valsts vidējās (pabeigtās) vispārējās izglītības standartam, to iesaka Krievijas Federācijas Izglītības un zinātnes ministrija, un tā ir iekļauta federālajā mācību grāmatu sarakstā.

Mācību grāmata ir adresēta 10. klases skolēniem un paredzēta priekšmeta mācīšanai 1 vai 2 stundas nedēļā.

Mūsdienīgs dizains, daudzlīmeņu jautājumi un uzdevumi, papildu informācija un iespēja strādāt paralēli ar elektronisko aplikāciju veicina efektīvu mācību materiāla asimilāciju.

Grāmata:

<<< Назад

Uz priekšu >>>

Atcerieties!

Sniedziet piemērus īpašībām, kas mainās ārējās vides ietekmē.

Kas ir mutācijas?

Mainīgums– viena no svarīgākajām dzīvo būtņu īpašībām, dzīvo organismu spēja iegūt atšķirības gan no citu sugu, gan savas sugas indivīdiem.

Pastāv divu veidu mainīgums: nav iedzimta(fenotipisks vai modifikācija) un iedzimta(genotipisks).

Neiedzimta (modifikācijas) mainīgums.Šāda veida mainīgums ir jaunu īpašību rašanās process vides faktoru ietekmē, kas neietekmē genotipu. Līdz ar to radušās raksturlielumu modifikācijas - modifikācijas - netiek mantotas (93. att.). gadā uzauga divi identiski (monozigotiski) dvīņi, kuriem ir tieši tādi paši genotipi, bet pēc likteņa gribas. dažādi apstākļi, var ievērojami atšķirties viens no otra. Klasisks piemērs, kas parāda ārējās vides ietekmi uz pazīmju attīstību, ir bultas uzgalis. Šim augam atkarībā no augšanas apstākļiem attīstās trīs veidu lapas – gaisā, ūdens stabā vai uz tā virsmas.

Rīsi. 93. Spilgtā apgaismojumā (A) un noēnotā vietā (B) audzētas ozola lapas

Rīsi. 94. Himalaju truša kažokādas krāsas maiņa dažādu temperatūru ietekmē

Vides temperatūras ietekmē Himalaju truša kažokādas krāsa mainās. Embrijs, kas attīstās dzemdē, atrodas apstākļos paaugstināta temperatūra, kas iznīcina pigmentu sintēzei nepieciešamo fermentu, tāpēc truši piedzimst pilnīgi balti. Drīz pēc piedzimšanas atsevišķas izvirzītās ķermeņa daļas (deguns, ausu un astes gali) sāk satumst, jo tur temperatūra ir zemāka nekā citur un ferments netiek iznīcināts. Ja noplūksiet baltu kažokādu laukumu un atdzesēsiet ādu, šajā vietā izaugs melna vilna (94. att.).

Līdzīgos vides apstākļos ģenētiski līdzīgos organismos modifikāciju mainīgums ir grupas raksturs, piemēram, iekšā vasaras periods Lielākajai daļai cilvēku UV staru ietekmē ādā nogulsnējas aizsargpigments – melanīns, cilvēki iedeg.

Vienai un tai pašai organismu sugai vides apstākļu ietekmē dažādu īpašību mainīgums var būt pilnīgi atšķirīgs. Piemēram, liellopiem izslaukums, svars un auglība ļoti lielā mērā ir atkarīga no barošanas un turēšanas apstākļiem, un, piemēram, tauku saturs pienā ārējo apstākļu ietekmē mainās ļoti maz. Katras pazīmes modifikācijas mainīguma izpausmes ierobežo to reakcijas norma. Reakcijas norma- tās ir robežas, kurās konkrētajā genotipā iespējamas pazīmes izmaiņas. Atšķirībā no pašas modifikācijas mainīguma reakcijas norma ir iedzimta, un tās robežas dažādām pazīmēm un atsevišķiem indivīdiem ir atšķirīgas. Šaurākā reakcijas norma ir raksturīga pazīmēm, kas nodrošina organisma vitālās īpašības.

Sakarā ar to, ka lielākajai daļai modifikāciju ir adaptīva nozīme, tās veicina adaptāciju - organisma pielāgošanos normālas reakcijas robežās pastāvēšanai mainīgos apstākļos.

Iedzimta (genotipiskā) mainība.Šāda veida mainība ir saistīta ar genotipa izmaiņām, un to rezultātā iegūtās pazīmes tiek mantotas nākamajās paaudzēs. Ir divas genotipiskās variabilitātes formas: kombinatīvā un mutācijas.

Kombinatīvā mainīgums sastāv no jaunu īpašību parādīšanās citu vecāku gēnu kombināciju veidošanās rezultātā pēcnācēju genotipos. Šāda veida mainīgums ir balstīts uz neatkarīgu homologu hromosomu atšķirību pirmajā meiotiskajā dalījumā, nejaušu gametu sastapšanos tajā pašā vecāku pārī apaugļošanas laikā un nejaušu vecāku pāru atlasi. Homoloģisko hromosomu sekciju apmaiņa, kas notiek mejozes pirmajā fāzē, arī noved pie ģenētiskā materiāla rekombinācijas un palielina mainīgumu. Tādējādi kombinatīvās mainības procesā gēnu un hromosomu struktūra nemainās, bet jaunas alēļu kombinācijas izraisa jaunu genotipu veidošanos un līdz ar to pēcnācēju parādīšanos ar jauniem fenotipiem.

Mutācijas mainīgums izpaužas kā jaunu ķermeņa īpašību rašanās mutāciju veidošanās rezultātā. Terminu “mutācija” 1901. gadā pirmo reizi ieviesa holandiešu botāniķis Hugo de Vrīss. Pēc mūsdienu idejām mutācijas– tās ir pēkšņas dabiskas vai mākslīgi izraisītas pārmantojamas izmaiņas ģenētiskajā materiālā, kas izraisa noteiktu organisma fenotipisko īpašību un īpašību izmaiņas. Mutācijas ir bezvirziena, t.i., nejaušas, pēc būtības un ir svarīgākais avots iedzimtas izmaiņas, bez kurām organismu evolūcija nav iespējama. 18. gadsimta beigās. Amerikā piedzima aita ar saīsinātām ekstremitātēm, radot jaunu Ankonas šķirni (95. att.). Zviedrijā 20. gadsimta sākumā. Kažokādu fermā piedzima ūdele ar platīna krāsas kažokādu. Milzīgā suņu un kaķu īpašību dažādība ir mutāciju mainīguma rezultāts. Mutācijas rodas krampjiski, jo jaunas kvalitatīvas izmaiņas: no tentiem kviešiem veidojās bezspārni, Drosofilā parādījās īsi spārni un strīpveida acis, bet trušiem no dabiskās agouti krāsas mutāciju rezultātā parādījās balta, brūna un melna krāsa.

Pēc rašanās vietas izšķir somatiskās un ģeneratīvās mutācijas. Somatiskās mutācijas rodas ķermeņa šūnās un netiek pārnestas seksuālās reprodukcijas ceļā nākamajām paaudzēm. Šādu mutāciju piemēri ir vecuma plankumi un ādas kārpas. Ģeneratīvās mutācijas parādās dzimumšūnās un ir iedzimtas.

Rīsi. 95. Ankonas aita

Pamatojoties uz ģenētiskā materiāla izmaiņu līmeni, izšķir gēnu, hromosomu un genoma mutācijas. Gēnu mutācijas izraisīt izmaiņas atsevišķos gēnos, izjaucot nukleotīdu secību DNS ķēdē, kas noved pie izmainīta proteīna sintēzes.

Hromosomu mutācijas ietekmē ievērojamu hromosomas daļu, vienlaikus izjaucot daudzu gēnu darbību. Atsevišķs hromosomas fragments var tikt dubultots vai pazaudēts, kas izraisa nopietnus ķermeņa darbības traucējumus, tostarp embrija nāvi agrīnās attīstības stadijās.

Genomiskās mutācijas izraisīt hromosomu skaita izmaiņas hromosomu segregācijas pārkāpumu rezultātā meiotisko dalījumu laikā. Hromosomas neesamība vai papildu klātbūtne rada nelabvēlīgas sekas. Lielākā daļa slavens piemērs Genomiskā mutācija ir Dauna sindroms, attīstības traucējumi, kas rodas, kad parādās papildu 21. hromosoma. Tādi cilvēki kopējais skaits Ir 47 hromosomas.

Vienšūņiem un augiem bieži tiek novērots hromosomu skaita pieaugums, kas ir vairākkārtējs haploīdajam skaitam. Šīs izmaiņas hromosomu komplektā sauc poliploīdija(96. att.). Poliploīdu rašanās jo īpaši ir saistīta ar homologu hromosomu nesavienošanos mejozē, kā rezultātā diploīdos organismos var veidoties diploīdas, nevis haploīdas gametas.

Mutagēni faktori. Mutācijas spēja ir viena no gēnu īpašībām, tāpēc mutācijas var notikt visos organismos. Dažas mutācijas nav savienojamas ar dzīvību, un embrijs, kas tās saņem, nomirst dzemdē, bet citas izraisa pastāvīgas īpašību izmaiņas, kas dažādās pakāpēs ir nozīmīgas indivīda dzīvē. Normālos apstākļos atsevišķa gēna mutāciju biežums ir ārkārtīgi zems (10–5), taču ir vides faktori, kas šo vērtību būtiski palielina, radot neatgriezeniskus bojājumus gēnu un hromosomu struktūrā. Faktorus, kuru ietekme uz dzīviem organismiem izraisa mutāciju biežuma palielināšanos, sauc par mutagēniem faktoriem jeb mutagēniem.

Rīsi. 96. Poliploīdija. Krizantēmas ziedi: A – diploīda forma (2 n); B – poliploīdā forma

Visus mutagēnos faktorus var iedalīt trīs grupās.

Fiziskie mutagēni ir visu veidu jonizējošais starojums(?-stari, rentgenstari), ultravioletais starojums, augsta un zema temperatūra.

Ķīmiskie mutagēni– tie ir nukleīnskābju, peroksīdu, smago metālu sāļu (svina, dzīvsudraba) analogi, slāpekļskābe un dažas citas vielas. Daudzi no šiem savienojumiem rada problēmas ar DNS replikāciju. Vielām, ko lauksaimniecībā izmanto kaitēkļu un nezāļu apkarošanai (pesticīdi un herbicīdi), rūpniecības atkritumiem, noteiktām pārtikas krāsvielām un konservantiem, dažiem medikamentiem un tabakas dūmu sastāvdaļām ir mutagēna iedarbība.

Krievijā un citās pasaules valstīs ir izveidotas īpašas laboratorijas un institūti, kas pārbauda visu jauno sintezēto ķīmisko savienojumu mutagenitāti.

Uz grupu bioloģiskie mutagēni ietver svešas DNS un vīrusus, kas, integrējoties saimnieka DNS, izjauc gēnu darbību.

Pārskatiet jautājumus un uzdevumus

1. Kādus mainīguma veidus jūs zināt?

2. Kas ir reakcijas norma?

3. Paskaidrojiet, kāpēc fenotipiskā mainīgums nav iedzimts.

4. Kas ir mutācijas? Aprakstiet galvenās mutāciju īpašības.

5. Sniedziet mutāciju klasifikāciju pēc iedzimtības materiāla izmaiņu līmeņa.

6. Nosauciet galvenās mutagēno faktoru grupas. Sniedziet katrai grupai piederošu mutagēnu piemērus. Novērtējiet, vai jūsu vidē ir mutagēni faktori. Kurai mutagēnu grupai tie pieder?

Padomājiet! Izdari to!

1. Vai, jūsuprāt, vides faktori var ietekmēt tāda organisma attīstību, kuram ir letāla mutācija?

2. Vai kombinatīva mainība var parādīties, ja nav seksuāla procesa?

3. Klasē pārrunājiet veidus, kā samazināt mutagēno faktoru ietekmi uz cilvēkiem mūsdienu pasaulē.

4. Vai varat sniegt piemērus modifikācijām, kas pēc būtības nav adaptīvas?

5. Izskaidrojiet cilvēkam, kurš nepārzina bioloģiju, kā mutācijas atšķiras no modifikācijām.

6. Pabeidziet pētījumu: "Studentu modifikāciju mainīguma pētījums (izmantojot ķermeņa temperatūras un pulsa ātruma piemēru, periodiski mērot 3 dienu laikā)."

Darbs ar datoru

Skatiet elektronisko pieteikumu. Izpētiet materiālu un izpildiet uzdevumus.

<<< Назад

Uz priekšu >>>

Mainīgums ir dzīvo sistēmu īpašība, kas saistīta ar fenotipa un genotipa izmaiņām, kas rodas ārējās vides ietekmē vai iedzimtības materiāla izmaiņu rezultātā.

Neiedzimta mainība. Neiedzimta, vai grupa (noteikta), vai modifikācijas mainīgums– tās ir fenotipa izmaiņas vides apstākļu ietekmē. Modifikācijas mainīgums neietekmē indivīdu genotipu. Genotips, paliekot nemainīgs, nosaka robežas, kurās fenotips var mainīties. Šīs robežas, t.i. tiek sauktas pazīmes fenotipiskās izpausmes iespējas reakcijas norma Un tiek mantotas. Reakcijas norma nosaka robežas, kurās konkrētais raksturlielums var mainīties. Dažādām zīmēm ir dažādas reakcijas normas – plašas vai šauras. Jo plašāka ir reakcijas norma, jo lielākas iespējas indivīdam ir pielāgoties vides apstākļiem. Tāpēc ir vairāk indivīdu ar vidējo pazīmes izpausmi nekā indivīdu ar tās galējām izpausmēm. To labi ilustrē punduru un milžu skaits cilvēkos. Viņu ir maz, savukārt cilvēku, kuru augums ir 160-180 cm, ir tūkstošiem reižu vairāk.

Modifikācijas izmaiņas nav iedzimtas, bet ne vienmēr ir grupas raksturs un ne vienmēr parādās visos sugas indivīdos vienādos vides apstākļos. Modifikācijas nodrošina indivīda pielāgošanos šiem apstākļiem.

Iedzimta mainīgums(kombinatīva, mutācijas, nenoteikta).

Kombinatīvā mainīgums rodas dzimumprocesa laikā jaunu gēnu kombināciju rezultātā, kas rodas apaugļošanās, krustošanās, konjugācijas laikā, t.i. procesu laikā, ko pavada gēnu rekombinācijas (pārdale un jaunas kombinācijas). Kombinatīvās mainīguma rezultātā rodas organismi, kas atšķiras no saviem vecākiem pēc genotipiem un fenotipiem. Dažas kombinētas izmaiņas var būt kaitīgas indivīdam. Sugai kombinatīvas izmaiņas kopumā ir noderīgas, jo noved pie genotipiskās un fenotipiskās daudzveidības. Tas veicina sugu izdzīvošanu un to evolūcijas progresu.

Mutācijas mainīgums kas saistīti ar izmaiņām nukleotīdu secībā DNS molekulās, lielu sekciju zudumu un ievietošanu DNS molekulās, DNS molekulu (hromosomu) skaita izmaiņām. Šādas izmaiņas pašas par sevi sauc mutācijas. Mutācijas ir iedzimtas.

Starp mutācijām ir:

– ģenētiskais– izraisot izmaiņas DNS nukleotīdu secībā specifiskā gēnā un līdz ar to šī gēna kodētajā mRNS un proteīnā. Gēnu mutācijas var būt dominējošas vai recesīvas. Tie var izraisīt pazīmju parādīšanos, kas atbalsta vai kavē ķermeņa dzīvībai svarīgās funkcijas;

– ģeneratīva mutācijas ietekmē dzimumšūnas un tiek pārnestas seksuālās reprodukcijas laikā;

– somatisks mutācijas neietekmē dzimumšūnas un nav pārmantotas dzīvniekiem, bet augiem tās pārmanto veģetatīvās pavairošanas laikā;

– genoma mutācijas (poliploīdija un heteroploidija) ir saistītas ar hromosomu skaita izmaiņām šūnu kariotipa sastāvā;

– hromosomu mutācijas ir saistītas ar pārkārtošanos hromosomu struktūrā, to sekciju stāvokļa izmaiņām, kas radušās pārtraukumu rezultātā, atsevišķu sekciju zudumu utt.

Visbiežāk sastopamās gēnu mutācijas ir tās, kas izraisa DNS nukleotīdu izmaiņas, zudumu vai ievietošanu gēnā. Mutanti gēni pārraida dažādu informāciju uz olbaltumvielu sintēzes vietu, un tas, savukārt, noved pie citu proteīnu sintēzes un jaunu īpašību rašanās. Mutācijas var rasties starojuma, ultravioletā starojuma un dažādu ķīmisko vielu ietekmē. Ne visas mutācijas ir efektīvas. Daži no tiem tiek koriģēti DNS remonta laikā. Fenotipiski mutācijas parādās, ja tās neizraisa organisma nāvi. Lielākā daļa gēnu mutāciju ir recesīvas. Fenotipiski manifestētām mutācijām ir evolucionāra nozīme, nodrošinot indivīdiem vai nu priekšrocības cīņā par eksistenci, vai, gluži pretēji, izraisot viņu nāvi dabiskās atlases spiediena ietekmē.

Mutācijas process palielina populāciju ģenētisko daudzveidību, kas rada priekšnoteikumus evolūcijas procesam.

3.7. Mutagēnu, alkohola, narkotiku, nikotīna kaitīgā ietekme uz šūnas ģenētisko aparātu. Vides aizsardzība no mutagēnu piesārņojuma. Mutagēnu avotu noteikšana vidē (netieši) un novērtējums iespējamās sekas to ietekme uz viņu pašu ķermeni. Cilvēka iedzimtās slimības, to cēloņi, profilakse

3.7.1. Mutagēni, mutaģenēze

Mutagēni- tie ir fizikāli vai ķīmiski faktori, kuru ietekme uz ķermeni var izraisīt izmaiņas tā iedzimtajās īpašībās. Šādi faktori ir rentgena un gamma stari, radionuklīdi, smago metālu oksīdi, noteikta veida ķīmiskie mēslošanas līdzekļi, alkohols, nikotīns un narkotikas. Mutāciju ātrums un biežums ir atkarīgs no šo faktoru ietekmes intensitātes. Mutāciju biežuma palielināšanās izraisa to indivīdu skaita palielināšanos, kuriem ir iedzimtas ģenētiskas anomālijas. Mutācijas, kas ietekmē dzimumšūnas, ir iedzimtas. Tomēr mutācijas, kas rodas somatiskajās šūnās, var izraisīt vēža slimības. Medicīniskā ģenētika - nodaļa ģenētika, pētot cilvēka iedzimtās slimības, to izcelsmi, diagnostiku, ārstēšanu un profilaksi. Galvenais informācijas vākšanas līdzeklis par pacientu ir medicīniskās ģenētiskās konsultācijas. To veic attiecībā uz personām, kurām ir iedzimtas slimības viņu radinieku vidū. Mērķis ir paredzēt bērnu ar patoloģijām iespējamību vai izslēgt patoloģiju rašanos.

Konsultācijas posmi:

– patogēnās alēles nesēja identificēšana;

– slimu bērnu iespējamības aprēķins;

– pētījuma rezultātu paziņošana topošajiem vecākiem un radiniekiem.

Iedzimtas slimības, kas tiek pārnestas uz pēcnācējiem:

– ģenētiska, saistīta ar X hromosomu – hemofilija, krāsu aklums;

– ģenētiska, saistīta ar Y hromosomu – hipertrichoze (auss kaula matu augšana);

- autosomāls gēns: fenilketonūrija, cukura diabēts, polidaktilija, Hantingtona horeja utt.;

– hromosomu, kas saistītas ar hromosomu mutācijām, piemēram, cry-the-cat sindroms;

– genoma – poli- un heteroploīdija – organisma kariotipa hromosomu skaita izmaiņas.

Poliploīdija– haploīdu hromosomu skaita palielināšanās šūnā divas vai vairāk reizes. Tas rodas hromosomu nesadalīšanās rezultātā meiozes gadījumā, hromosomu dublēšanās rezultātā bez sekojošas šūnu dalīšanās un somatisko šūnu kodolu saplūšanas.

Heteroploīdija (aneuploīdija)– noteiktai sugai raksturīgo hromosomu skaita izmaiņas to nevienmērīgās atšķirības mejozē rezultātā. Izpaužas kā papildu hromosomas parādīšanās ( trisomija 21. hromosomā izraisa Dauna slimību) vai homologas hromosomas neesamību kariotipā ( monosomija). Piemēram, otrās X hromosomas neesamība sievietēm izraisa Tērnera sindromu, kas izpaužas fizioloģiskos un garīgos traucējumos. Dažreiz notiek polisomija - vairāku papildu hromosomu parādīšanās hromosomu komplektā.

Cilvēka ģenētikas metodes. Ģenealoģisks - ģenealoģiju sastādīšanas metode no dažādiem avotiem - stāstiem, fotogrāfijām, gleznām. Tiek noskaidrotas senču īpašības un konstatēti pazīmju pārmantojamības veidi.

Mantojuma veidi: a) autosomāli dominējošs, b) autosomāli recesīvs, c) ar dzimumu saistīts mantojums.

Tiek izsaukts tas, kuram sastādīts ciltsraksts proband.

Dvīņi. Metode dvīņu ģenētisko modeļu izpētei. Dvīņi var būt identiski (monozigotiski, identiski) vai brālīgi (dizigotiski, neidentiski).

Citoģenētisks. Metode cilvēka hromosomu mikroskopiskai izpētei. Ļauj identificēt gēnu un hromosomu mutācijas.

Bioķīmiskais. Pamatojoties uz bioķīmisko analīzi, tas ļauj identificēt heterozigotu slimības nesēju, piemēram, fenilketonūrijas gēna nesēju var identificēt pēc paaugstinātas koncentrācijas fenilalanīns asinīs.

Populācijas ģenētiskā. Ļauj komponēt ģenētiskās īpašības populāciju, novērtē dažādu alēļu koncentrācijas pakāpi un to heterozigotitātes pakāpi. Lai analizētu lielas populācijas, tiek piemērots Hārdija-Veinberga likums.

3.8. Atlase, tās uzdevumi un praktiska nozīme. Mācības N.I. Vavilovs par kultivēto augu daudzveidības centriem un izcelsmi. Homoloģisko sēriju likums iedzimtajā mainīgumā. Metodes jaunu augu šķirņu, dzīvnieku šķirņu un mikroorganismu celmu audzēšanai. Ģenētikas nozīme atlasē. Kultivēto augu un mājdzīvnieku audzēšanas bioloģiskie principi

3.8.1. Ģenētika un selekcija

Selekcija ir zinātne, praktiskās darbības nozare, kuras mērķis ir radīt jaunas augu, dzīvnieku šķirnes un mikroorganismu celmus ar stabilām iedzimtām īpašībām, kas ir labvēlīgas cilvēkiem. Selekcijas teorētiskais pamats ir ģenētika.

Atlases mērķi:

– īpašības kvalitatīva uzlabošana;

– ražas un produktivitātes palielināšana;

– palielināt izturību pret kaitēkļiem, slimībām un klimatiskajiem apstākļiem.

Atlases metodes. Mākslīgā atlase - taupīšana nepieciešams cilvēkam organismu iznīcināšana, izkaušana, kas neatbilst selekcionāra mērķiem.

Audzētājs izvirza uzdevumu, atlasa vecāku pārus, atlasa pēcnācējus, veic virkni cieši saistītu un attālu krustojumu, pēc tam veic selekciju katrā nākamajā paaudzē. Notiek mākslīgā atlase individuāls Un masīvs.

Hibridizācija- jaunu ģenētisko kombināciju iegūšanas process pēcnācējiem, lai uzlabotu vai izveidotu jaunu vērtīgu vecāku īpašību kombināciju.

Cieši saistīta hibridizācija (inbreeding) izmanto tīru līniju ražošanai. Trūkums: samazināta vitalitāte.

Attālā hibridizācija novirza reakcijas normu uz iezīmes stiprināšanu, hibrīda spēka parādīšanos (heterozi). Trūkums ir iegūto hibrīdu nešķērsojamība.

Starpsugu hibrīdu sterilitātes pārvarēšana. Poliploīdija. G.D. Karpečenko 1924. gadā sterilu kāpostu un redīsu hibrīdu apstrādāja ar kolhicīnu. Kolhicīns izraisīja hibrīdu hromosomu nesadalīšanu gametoģenēzes laikā. Diploīdu gametu saplūšana noveda pie kāpostu un redīsu poliploīda hibrīda (capredka) ražošanas. G. Karpečenko eksperimentu var ilustrēt ar sekojošu diagrammu.

1. Pirms kolhicīna iedarbības

2. Pēc kolhicīna iedarbības un mākslīgas hromosomu dubultošanas:

Darba metodes I.V. Mičurina

Mājas selekcionārs I.V. Michurin izaudzēja aptuveni 300 augļu koku šķirnes, kas apvienoja dienvidu augļu īpašības un ziemeļu augu nepretenciozitāti.

Pamata darba metodes:

– attālā hibridizācijaģeogrāfiski attālas šķirnes;

– stingra individuālā atlase;

– hibrīdu “audzināšana”. skarbi apstākļi audzēšana;

– “dominances menedžments” ar mentora metodi – hibrīda uzpotēšana pieaugušam augam, kas pārnes savas īpašības izaudzētajai šķirnei.

Nešķērsojamības pārvarēšana attālās hibridizācijas laikā:

- sākotnējās tuvināšanās metode - vienas sugas (pīlādža) potēšanas spraudeņi tika uzpotēti uz bumbiera vainaga. Dažus gadus vēlāk pīlādžu ziedus apputeksnēja bumbieru ziedputekšņi. Tā iegūts pīlādžu un bumbieru hibrīds;

– mediatora metode – 2 soļu hibridizācija. Mandeles krustoja ar daļēji kultivēto Dāvida persiku, un pēc tam iegūtais hibrīds tika krustots ar kultivēto šķirni. Saņēmām “Northern Peach”;

– apputeksnēšana ar jauktiem ziedputekšņiem (saviem un svešiem). Kā piemēru var minēt cerapadus – ķiršu un putnu ķiršu hibrīda ražošanu.

3.8.3. Kultivēto augu izcelsmes centri

Lielākais krievu zinātnieks - ģenētiķis N.I. Vavilovs sniedza milzīgu ieguldījumu augu audzēšanā. Viņš atklāja, ka visiem kultivētajiem augiem, ko mūsdienās audzē dažādos pasaules reģionos, ir noteikta ģeogrāfiskā atrašanās vieta

izcelsmes centri. Šie centri atrodas tropu un subtropu zonās, tas ir, kur radās kultivētā lauksaimniecība. N.I. Vavilovs identificēja 8 šādus centrus, t.i. 8 neatkarīgas zonas dažādu augu ieviešanai kultūrā.

Kultivēto augu daudzveidība to izcelsmes centros, kā likums, ir pārstāvēta milzīgs skaits botāniskās šķirnes un daudzi iedzimti varianti.

Iedzimtas mainības homoloģisko sēriju likums.

1. Ģenētiski tuvas sugām un ģintīm ir raksturīgas līdzīgas iedzimtības mainīguma sērijas ar tādu regularitāti, ka, zinot formu virkni vienas sugas ietvaros, var prognozēt paralēlo formu klātbūtni citās sugās un dzimtās. Jo tuvāk tie atrodas ģenētiski kopējā sistēma sugas un ģintis, jo pilnīgāka līdzība to mainīguma rindās.

2. Visām augu ģimenēm kopumā ir raksturīgs noteikts mainīguma cikls, kas iet cauri visām dzimtu veidojošajām ģintīm un sugām.

Šo likumu atvasināja N.I. Vavilovs, pamatojoties uz daudzu ģenētiski līdzīgu sugu un ģinšu izpēti. Jo ciešāka ir saistība starp šīm taksonomiskajām grupām un to iekšienē, jo lielāka ir to ģenētiskā līdzība. Salīdzinot dažādus graudaugu veidus un ģintis, N.I. Vavilovs un viņa līdzstrādnieki atklāja, ka visiem graudaugiem ir līdzīgas īpašības, piemēram, vārpu sazarojums un blīvums, zvīņu pubescence utt. Zinot to, N.I. Vavilovs ierosināja, ka šādām grupām ir līdzīga iedzimta mainība: "ja jūs varat atrast kviešu formu bez tentiem, jūs varat atrast arī rudzu formu bez tentiem." Zinot iespējamo izmaiņu raksturu noteiktas sugas, ģints, dzimtas pārstāvjiem, selekcionārs var īpaši meklēt, veidot jaunas formas un vai nu atsijāt, vai saglabāt indivīdus ar vēlamajām ģenētiskajām izmaiņām.

3.9. Biotehnoloģija, šūnu un gēnu inženierija, klonēšana. Loma šūnu teorija biotehnoloģijas veidošanā un attīstībā. Biotehnoloģijas nozīme selekcijas attīstībā, lauksaimniecība, mikrobioloģiskā rūpniecība, planētas genofonda saglabāšana. Dažu biotehnoloģijas pētījumu attīstības ētiskie aspekti (cilvēka klonēšana, mērķtiecīgas izmaiņas genomā)

3.9.1. Šūnu un gēnu inženierija. Biotehnoloģija

Šūnu inženierija ir zinātnes un selekcijas prakses virziens, kas pēta piederošo somatisko šūnu hibridizācijas metodes dažādi veidi, iespēja klonēt audus vai veselus organismus no atsevišķām šūnām.

Audu kultūra– izmanto, lai laboratorijas apstākļos iegūtu augu vai dzīvnieku audus un dažreiz veselus organismus. Stādu audzēšanā to izmanto, lai paātrinātu tīru diploīdu līniju veidošanos pēc sākotnējo formu apstrādes ar kolhicīnu.

Gēnu inženierija– mākslīga, mērķtiecīga mikroorganismu genotipa maiņa, lai iegūtu kultūraugus ar iepriekš noteiktām īpašībām.

Pamatmetode– nepieciešamo gēnu izolēšana, klonēšana un ievadīšana jaunā ģenētiskā vidē. Metode ietver šādus darba posmus:

– gēna izolēšana, tā saistīšana ar šūnas DNS molekulu, kas var reproducēt donora gēnu citā šūnā (iekļaušana plazmīdā);

– plazmīdas ievadīšana recipienta baktērijas šūnas genomā;

– nepieciešamo baktēriju šūnu atlase praktiskai lietošanai;

– pētījumi šajā jomā gēnu inženierija attiecas ne tikai uz mikroorganismiem, bet arī uz cilvēkiem. Tie ir īpaši aktuāli tādu slimību ārstēšanā, kas saistītas ar imūnsistēmas, asinsreces sistēmas traucējumiem un onkoloģiju.

Klonēšana. No bioloģiskā viedokļa klonēšana ir augu un dzīvnieku veģetatīvā pavairošana, kuru pēcnācēji pārnēsā iedzimtībai identisku informāciju.

Biotehnoloģija– dzīvo organismu un bioloģisko procesu izmantošanas process medikamentu, mēslošanas līdzekļu un bioloģisko augu aizsardzības līdzekļu ražošanā; Priekš bioloģiskā apstrāde notekūdeņi, vērtīgu metālu bioloģiskai ieguvei no jūras ūdens utt.

Gēnu inženierijas un biotehnoloģijas perspektīvas:

– cilvēkam noderīgu organismu radīšana;

– saņem jaunu zāles;

– ģenētisko patoloģiju korekcija un korekcija.

4. sadaļa
Organismu daudzveidība, to uzbūve un dzīvības aktivitāte

4.1. Taksonomija. Sistemātiskās (taksonomiskās) pamatkategorijas: suga, ģints, dzimta, kārta (kārta), klase, patvērums (iedalījums), valstība; viņu pakļautība

Augu taksonomija, botānikas nozare, kas saistīta ar augu dabisko klasifikāciju. Indivīdi ar daudzām līdzīgām ārējām un iekšējām īpašībām tiek grupēti grupās, ko sauc par sugām. Viena otrai līdzīgas sugas savukārt tiek apvienotas vienā ģints: Dažas līdzības ļauj apvienot ģintis vienā ģimene.Ģimenes apvienojas kārtībā, pasūtījumus- klasēm, tiem, kas piedalās nodaļa. Un visi augi veidojas valstība augi. Katra šāda grupa tiek saukta taksons . Īpaša disciplīna nodarbojas ar taksonu identificēšanas un klasificēšanas principiem - taksonomija .

Taksonomija raksturo attiecības starp dažādiem augiem un dod augus oficiālie nosaukumi, ļaujot dažādu valstu speciālistiem apmainīties ar zinātnisko informāciju.

Pirmie nopietnie mēģinājumi izveidot zinātnisku augu klasifikāciju vispilnīgāk izpaudās 18. gadsimta izcilā zviedru botāniķa darbos. Kārlis Linnejs, no 1741. līdz 1778. gadam Upsalas universitātes medicīnas un dabas vēstures profesors. Viņš klasificēja augus galvenokārt pēc putekšņlapu un stiebru (ziedu reproduktīvās struktūras) skaita un izvietojuma. Linnejs ieviesa tā saukto bināro nomenklatūru - augu sugu dubultnosaukumu sistēmu, ko viņš aizguva no vācu botāniķa Bahmaņa (Rivinius): pirmais vārds atbilst ģints, otrais (specifiskais epitets) pašai sugai.

Linneja sistēmas vājums ir tāds, ka viņa stingrā pieeja reizēm neatspoguļoja acīmredzamo organismu tuvumu vai, gluži pretēji, apvienoja sugas, kas bija skaidri attālinātas viena no otras. Zināms, piemēram, trīs putekšņi ir raksturīgi gan graudaugiem, gan ķirbju augiem, un, piemēram, Lamiaceae, kas ir līdzīgas daudzās citās pazīmēs, var būt divi vai četri. Tomēr pats Linnejs uzskatīja, ka botānikas mērķis ir tieši "dabiskā" sistēma, un viņam izdevās identificēt vairāk nekā 60 dabiskas augu grupas.

Pašlaik tiek pieņemtas šādas augu un dzīvnieku klasifikācijas sistēmas.

Galvenais organismu apvienošanas vienā taksonā princips ir to attiecību pakāpe. Jo tālāk viņi atrodas viens no otra savā ģimenes saites, jo lielāku taksonomisko grupu tie veido.

Suga - pēc izskata līdzīgu indivīdu grupa un iekšējā struktūra, kas aizņem noteiktu platību un šķērsojot rada auglīgus pēcnācējus.

4.2. Baktēriju valstība. Struktūras un dzīvības aktivitātes iezīmes, loma dabā. Baktērijas ir patogēni, kas izraisa augu, dzīvnieku un cilvēku slimības. Baktēriju izraisītu slimību profilakse. Vīrusi

Baktērijas. Baktērijas ir senākie prokariotu vienšūnu organismi, kas ir visizplatītākie dabā. Viņiem tajā ir vissvarīgākā loma kā organisko vielu sadalītājiem (iznīcinātājiem) un slāpekļa fiksētājiem. Piemērs ir mezgliņu baktērijas, kas apmetas uz saknēm pākšaugu augi. Tie spēj asimilēt atmosfēras slāpekli un iekļaut to vielās, kuras augi viegli uzņem. Starp dažādi veidi Ir daudz baktēriju, kas izraisa dzīvnieku un cilvēku slimības. Medicīnā tos izmanto, lai ražotu antibiotikas (streptomicīnu, tetraciklīnu, gramicidīnu). pārtikas rūpniecība pienskābes produktu un spirtu ražošanai. Baktērijas ir arī gēnu inženierijas objekti. Tos izmanto, lai iegūtu cilvēkam vajadzīgs fermenti un citas svarīgas vielas. Baktēriju šūna ir pārklāta ar blīvu membrānu, ko veido polimēru ogļhidrātu mureīns. Dažas sugas veidojas, kad nelabvēlīgi apstākļi sporas ir gļotādas kapsula, kas neļauj šūnai izžūt. Šūnu sieniņā var veidoties izaugumi, kas veicina baktēriju apvienošanos grupās, kā arī to konjugāciju. Membrāna ir salocīta. Fotoautotrofās baktērijās fermenti vai fotosintētiskie pigmenti ir lokalizēti uz krokām. Membrānas organellu lomu veic mezosomas - lielākās membrānas invaginācijas. Citoplazmā ir ribosomas un ieslēgumi (ciete, glikogēns, tauki). Daudzām baktērijām ir flagellas. Baktērijām nav kodolu. Iedzimtais materiāls atrodas nukleoīdā apļveida DNS molekulas veidā.

Pēc formas izšķir šādas baktēriju šūnas:

– koki (sfēriski): diplokoki, streptokoki, stafilokoki;

– baciļi (stieņveida): atsevišķi, apvienoti ķēdēs, baciļi ar endosporām;

– spirilla (spirālveida);

– vibrios (komata formas);

- spirohetas.

Atkarībā no barošanās veida baktērijas iedala:

– autotrofi (fotoautotrofi un ķīmijautotrofi).

Pamatojoties uz to, kā tās izmanto skābekli, baktērijas iedala: aerobikas Un anaerobs.

Baktērijas vairojas ļoti ātri liels ātrums, sadalot šūnu uz pusēm, neveidojot vārpstu. Seksuālais process dažās baktērijās ir saistīts ar ģenētiskā materiāla apmaiņu konjugācijas laikā. Izplatās ar sporām.

Patogēnas baktērijas : holēras vibrio, difterijas bacilis, dizentērijas bacilis u.c.

Vīrusi. Daži zinātnieki vīrusus klasificē kā atsevišķu, piekto dzīvās dabas valstību. Tos 1892. gadā atklāja krievu zinātnieks Dmitrijs Iosifovičs Ivanovskis. Vīrusi ir ne-šūnu dzīvības formas, kas ieņem starpstāvokli starp dzīvo un nedzīvo vielu. Tie ir ārkārtīgi mazi un sastāv no proteīna apvalka ar DNS (vai RNS) apakšā. Veidojas vīrusa proteīna apvalks kapsīds, kas veic aizsargfunkcijas, fermentatīvās un antigēnās funkcijas. Vīrusi vairāk sarežģīta struktūra var papildus ietvert ogļhidrātu un lipīdu daļas. Vīrusi nav spējīgi uz neatkarīgu proteīnu sintēzi. Tiem piemīt dzīvo organismu īpašības tikai tad, kad tie atrodas pro- vai eikariotu šūnās un izmanto vielmaiņu savai vairošanai.

Patiesībā ir vīrusi un bakteriofāgi - baktēriju vīrusi. Lai iekļūtu baktēriju šūna, vīrusam (bakteriofāgam) jāpievienojas saimnieka sienai, pēc tam šūnā tiek “injicēta” vīrusa nukleīnskābe, un proteīns paliek uz šūnas sienas. DNS saturoši vīrusi (bakas, herpes) izmanto saimniekšūnas metabolismu, lai sintezētu vīrusu proteīnus. RNS saturošie vīrusi (AIDS, gripa) ierosina vai nu vīrusa RNS un tā proteīna sintēzi, vai arī, pateicoties fermentiem, tie vispirms sintezē DNS, bet pēc tam vīrusa RNS un proteīnu. Tādējādi vīrusa genoms, integrējoties saimniekšūnas iedzimtajā aparātā, maina to un virza vīrusa komponentu sintēzi. Tikko sintezētās vīrusu daļiņas atstāj saimniekšūnu un iebrūk citās blakus esošajās šūnās.

Lai pasargātu sevi no vīrusiem, šūnas ražo aizsargājošu proteīnu - interferonu, kas nomāc jaunu vīrusu daļiņu sintēzi. Interferonu lieto noteiktu vīrusu slimību ārstēšanai un profilaksei. Cilvēka ķermenis pretojas vīrusu iedarbībai, ražojot antivielas. Tomēr dažiem vīrusiem, piemēram, onkogēniem vīrusiem vai AIDS vīrusam, nav specifisku antivielu. Šis apstāklis apgrūtina vakcīnu izveidi.

Cyanei(sauc ne gluži pareizi zilaļģes). Tie parādījās pirms vairāk nekā 3 miljardiem gadu. Šūnas ar daudzslāņu sieniņām, kas sastāv no nešķīstošiem polisaharīdiem. Ir vienšūnu un koloniālās formas. Ciāni ir fotosintētiski organismi. To hlorofils atrodas uz brīvi guļošām membrānām citoplazmā. Tie vairojas, daloties vai sabrūkot kolonijām. Spēj sporulēt. Plaši izplatīts biosfērā. Spēj attīrīt ūdeni, sadalot pūšanas produktus. Viņi nonāk simbiozē ar sēnītēm, veidojot dažus ķērpju veidus. Viņi ir pirmie vulkānisko salu un klinšu iemītnieki.

Sēņu valstība. Uzbūve, dzīves aktivitāte, vairošanās. Sēņu izmantošana pārtikā un medicīnā. Ēdamo un indīgo sēņu atpazīšana. Ķērpji, to daudzveidība, uzbūves īpatnības un dzīvībai svarīgās funkcijas. Sēņu un ķērpju loma dabā

Sēnes- šī ir vienšūnu un daudzšūnu eikariotu heterotrofo organismu valstība, kas atšķiras gan no augiem, gan dzīvniekiem ar savām strukturālajām un reproduktīvajām iezīmēm un dzīvesveidu. Valstība ietver apmēram 100 tūkstošus sugu. Sēņu šūnu siena sastāv no hitīnam līdzīgas vielas, polisaharīdiem un olbaltumvielām. Šūnas var būt mononukleāras vai daudzkodolu šūnas. Golgi aparāts ir vāji attīstīts. Atšķirībā no augiem sēnītes nav spējīgas fotosintēzei, un to šūnās uzglabājošā viela ir glikogēns, nevis ciete.

Reprodukcija sēnēs veģetatīvs, aseksuāls Un seksuāla. Veģetatīvo pavairošanu veic ar micēlija vai pumpuru plankumiem. Aseksuāla vairošanās ir saistīta ar sporulāciju. Sporas veidojas sporangijās vai hifu galos - konidiofori . Seksuālā reprodukcija augstākās sēnītes ir saistītas ar divu šūnu saplūšanu, veidojot liels daudzums divkodolu šūnas. Dažas formas rada gan identiskas (homogāmija), gan dažādas (heterogāmijas) gametas. Ir sēnes, kurām nav dzimumprocesa (penicillium).

Sēnes ir pielāgojušās dažādiem vides apstākļiem. Ekosistēmās tie darbojas kā organisko vielu sadalītāji. Palīdz palielināt augsnes auglību. Cilvēki tos izmanto kā pārtiku un kalpo kā izejvielas antibiotiku, organisko skābju un fermentu ražošanai. Starp sēnēm ir ļoti indīgas sugas. Tiek uzskatīts, ka visizplatītākais no tiem ir vidējos platuma grādos bāls grebe. Daudzas sēnes atgādina ēdamas sugas. Tāpēc sēnes jāvāc ļoti rūpīgi. Dažas sēnītes cilvēkiem izraisa slimības – mikozes.

Ķērpji. Tie ir organismi, kas veidojas sēnītes un aļģu simbiozes rezultātā. Sēne ir ķērpju heterotrofiska sastāvdaļa, zaļa vai zilaļģe ir autotrofiska sastāvdaļa. Sēne nodrošina aļģes ar ūdeni un minerālsāļiem un pasargā tās no izžūšanas. Aļģes apgādā sēnes organiskās vielas. Ķērpji vairojas gan aseksuāli, gan seksuāli. Veģetatīvo pavairošanu veic talusa sekcijas. Atrasts visās ģeogrāfiskajos apgabalos, īpaši mērenā un aukstā klimatā. Ir apmēram 200 sugas. Slavenākie ķērpji ir Cladonia jeb briežu sūnas, Xanthoria wallaria jeb sienu zelta stienis, Parmelia un Cetraria.

Ķērpjus izmanto tautas medicīna, un no tiem izdalītās ķērpju skābes tiek izmantotas kā sastāvdaļa zāles no dažām ādas un citām slimībām. No ķērpjiem izgatavo ķīmiskās krāsvielas un indikatorus.

4.4. Augu valstība. Audu un orgānu struktūras iezīmes. Augu organisma dzīves aktivitāte un vairošanās, tā integritāte

Mainīgums ir universāla dzīvo sistēmu īpašība, kas saistīta ar fenotipa un genotipa izmaiņām, kas rodas ārējās vides ietekmē vai iedzimtības materiāla izmaiņu rezultātā. Ir nepārmantota un iedzimta mainība.

Neiedzimta mainība. Neiedzimta, vai grupa (noteikta), vai modifikācijas mainīgums– tās ir fenotipa izmaiņas vides apstākļu ietekmē. Modifikācijas mainīgums neietekmē indivīdu genotipu. Genotips, paliekot nemainīgs, nosaka robežas, kurās fenotips var mainīties. Šīs robežas, t.i. tiek sauktas pazīmes fenotipiskās izpausmes iespējas reakcijas norma Un tiek mantotas. Reakcijas norma nosaka robežas, kurās konkrētais raksturlielums var mainīties. Dažādām zīmēm ir dažādas reakcijas normas – plašas vai šauras. Piemēram, tādas pazīmes kā asinsgrupa un acu krāsa nemainās. Zīdītāju acs forma nedaudz atšķiras, un tai ir šaurs reakcijas ātrums. Govju izslaukums atkarībā no šķirnes apstākļiem var atšķirties diezgan plaši. Arī citiem kvantitatīviem raksturlielumiem var būt plašs reakcijas ātrums – augšana, lapu izmērs, graudu skaits vālītē utt. Jo plašāka ir reakcijas norma, jo lielākas iespējas indivīdam ir pielāgoties vides apstākļiem. Tāpēc ir vairāk indivīdu ar vidējo pazīmes izpausmi nekā indivīdu ar tās galējām izpausmēm. To labi ilustrē punduru un milžu skaits cilvēkos. Viņu ir maz, savukārt cilvēku ar augumu diapazonā no 160-180 cm ir tūkstošiem reižu vairāk.

Iezīmes fenotipiskās izpausmes ietekmē gēnu un vides apstākļu kombinētā mijiedarbība. Modifikācijas izmaiņas nav iedzimtas, bet ne vienmēr ir grupas raksturs un ne vienmēr parādās visos sugas indivīdos vienādos vides apstākļos. Modifikācijas nodrošina indivīda pielāgošanos šiem apstākļiem.