Головна
Реферати » Реферати з біології » Природознавство

Природознавство

План

1. Теорія Г. Менделя про механізм спадковості.

2.А.Гурвіч: клітинна теорія біологічного поля.

3.Гіпотеза А.П.Дуброва про біогравітаційного характері поля клітини.

1

Введення

У другій половині 20 в. були з'ясовані речовинний склад, структура клітини і процеси, що відбуваються в ній. «Клітка - це свого роду атом в біології. Точно так само, як різні хімічні сполуки складені з атомів, так і живі організми складаються з величезних скупчень клеток.Із робіт фізиків ми знаємо, що всі атоми дуже схожі один на одного: в центрі кожного атома знаходиться масивне, позитивно заряджене ядро, а навколо нього обертається хмара електронів - це як би сонячна система в мініатюрі! Клітини, подібно до атомів, також дуже схожі один з одним. Кожна клітина містить в середині щільне утворення, зване ядром, яке плаває в
«полужидкой» цитоплазмі. Всі разом укладено в клітинну мембрану »

(
Дж.Кендрью. Нитка життя. )

Основна речовина клітини - білки, молекули яких зазвичай містять кілька сот амінокісслот і схожі на намиста або браслети з брелоками, що складаються з головної і бічний ланцюгів. У всіх живих видів є свої особливі білки, що визначаються генетичним апаратом. Власне, клітка і потрібна для апарату виробництва, який знаходиться в її ядрі. Без клітини генетичний апарат не міг би існувати.

Генетика по праву може вважатися однією з найбільш важливих областей біології. Протягом тисячоліть людина користувалася генетичними методами для поліпшення домашніх тварин і оброблюваних рослин, не маючи уявлення про механізми, що лежать в основі цих методів. Судячи з різноманітних археологічних даних, уже 6000 років тому люди розуміли, що деякі фізичні ознаки можуть передаватися від одного покоління іншому. Відбираючи визначені організми з природних популяцій і схрещуючи їх між собою, людина створювала поліпшені сорти рослин і породи тварин, що володіли потрібними їй властивостями.

2

Проте лише на початку XX в. учені стали усвідомлювати повною мірою важливість законів спадковості і її механізмів. Хоча успіхи микроско пии дозволили встановити, що спадкові ознаки передаються з покоління в покоління через сперматозоїди і яйцеклітини, залишалося незрозумілим, яким чином дрібні частки протоплазми можуть нести в собі «задатки» тієї величезної безлічі ознак, з яких складається кожен окремий організм.

Перший дійсно науковий крок вперед у вивченні спадковості був зроблений австрійським ченцем Грегором Менделем, який у 1866 р. опублікував статтю, що заклав основи сучасної генетики. Мендель показав, що спадкові задатки не змішуються, а передаються від батьків нащадкам у вигляді дискретних (відособлених) одиниць. Ці одиниці, представлені у особин парами, залишаються дискретними і передаються наступним поколінням у чоловічих і жіночих гаметах, кожна з яких містить по одній одиниці з кожної пари. У 1909 р. датський ботанік
Йогансен назвав ці одиниці гедам » , а в 1912 р. американський генетик Морган показав, що вони знаходяться в хромосомах. З тих пір генетика досягла великих успіхів у поясненні природи спадковості і на рівні організму, і на рівні гена.

Природа генів

Вивчення спадковості вже давно було пов'язано з Преставлення про її корпускулярну природу. У 1866 р. Мендель висловив припущення, що ознаки організмів визначаються успадкованими одиницями, які він назвав
"елементами". Пізніше їх стали називати "факторами" і, нарешті, генами; було показано, що гени знаходяться в хромосомах, з якими вони і передаються від одного покоління до іншого.

3

Незважаючи на те, що вже багато чого відомо про хромосоми і структуру ДНК, дати визначення гена дуже важко, поки вдалося сформулювати тільки три можливих визначення гена: а) ген як одиниця рекомбінації.

На підставі своїх робіт з побудови хромосомних карт дро зофіли Морган стверджував, що ген - це найменша ділянка хромосоми, яка може бути відокремлений від прилеглих до нього ділянок внаслідок кросинговеру. Згідно з ним, ген являє собою велику одиницю, специфічну область хромосоми, що визначає той чи інший ознака організму; б) ген як одиниця мутації.

У результаті вивчення природи мутацій було встановлено, що зміни ознак виникають унаслідок випадкових спонтанних змін у структурі хромосоми, в послідовності підстав чи навіть в одній підставі. У цьому сенсі можна було сказати, що ген - це одна пара компліментарних підстав в нуклеотидної послідовності ДНК, тобто найменша ділянка хромосоми, здатна перетерпіти мутацію. в) ген як одиниця функції.

Оскільки було відомо, що від генів залежать структурні, фізіологічні і біохімічні ознаки організмів, було запропоновано визначати ген як найменший ділянку хромосоми, що обумовлює синтез певного продукту.

Дослідження Менделя

Успіхи, досягнуті Менделем, частково обумовлені вдалим вибором об'єкта для експериментів-гороху городнього (Рisum sativum). Мендель упевнився, що в порівнянні з іншими цей вид має дотримуюся

4

ські перевагами:

1) є багато сортів, що чітко розрізняються по ряду ознак;

2) рослини легко вирощувати;

3) репродуктивні органи повністю прикриті пелюстками, так що рослина зазвичай самозапильні; тому його сорти розмножуються в чистоті, тобто їхні ознаки з покоління в покоління залишаються незмінними;

4) можливе штучне схрещування сортів, і воно дає цілком плідних гібридів. З 34 сортів гороху Мендель відібрав 22 сорти, обла дають чітко вираженими відмінностями по ряду ознак, і використовував їх у своїх дослідах зі схрещуванням. Менделя цікавили сім головних ознак: висота стебла, форма насіння, забарвлення насіння, форма і забарвлення плодів, розташування і забарвлення квіток.

І до Менделя багато вчених проводили подібні експерименти на рослинах, але жоден з них не отримав таких точних і докладних даних; крім того, вони не змогли пояснити свої результати з точки зору механізму спадковості. Моменти, що забезпечили Менделю успіх, варто визнати необхідними умовами проведення всякого наукового дослідження і прийняти їх як зразок. Умови ці можна сформулювати наступним чином:

1) проведення попередніх досліджень для ознайомлення з експериментальним об'єктом;

2) ретельне планування всіх експериментів, з тим щоб всякий раз увага була зосереджена на одній змінній, що спрощує спостереження;

3) найсуворіше дотримання всіх методик, з тим щоб виключити можливість введення змінних, що спотворюють результати (подробиці див нижче);

4) точна реєстрація всіх експериментів і запис всіх отриманий

5

них результатів;

5) отримання достатньої кількості даних, щоб їх можна було вважати статистично достовірними.

Як писав Мендель, «вірогідність і корисність всякого експерименту визначаються придатністю даного матеріалу для тих цілей, в яких він використовується» .

Слід, однак, відзначити, що у виборі експериментального об'єкта
Менделя де в чому і просто повезло: у спадкуванні відібраних ним ознак не було ряду більш складних особливостей, відкритих пізніше, та ких як неповне домінування, залежність більш ніж від однієї пари генів, зчеплення генів.

Спадкування при моногібрідномсхрещуванні і закон розщеплення

Для своїх перших експериментів Мендель вибирав рослини двох сортів, чітко розрізнялися за будь-якою ознакою, наприклад по розташуванню квіток: квітки можуть бути розподілені по всьому стеблу (пазушні) або перебувати на кінці стебла (верхівкові). Рослини, що розрізняються по одній парі альтернативних ознак, Мендель вирощував протягом ряду поколінь. Насіння від пазушних квіток завжди давали рослини з квітками пазух, а насіння від верхівкових квіток-рослини з верхівковими квітками. Таким чином, Мендель переконався, що обрані ним рослини розмножуються в чистоті (тобто без розщеплення потомства) і придатні для проведення дослідів по гібридизації (експериментальних схрещувань).

Його метод полягав у наступному: він видаляв у ряду рослин одного сорту пильовики до того, як могло відбутися самозапилення (ці рослини Мендель називав «жіночими» ); користуючись пензликом, він наносив на рильця цих
«жіночих» квіток пилок з пиляків рослини іншого сорту; за

6

тим він одягав на штучно обпилені квітки маленькі ковпачки, щоб на їхні рильця не могла потрапити пилок з інших рослин. Мендель проводив реципрокні схрещування - переносив пилкові зерна як з пазушних квіток на верхівкові, так і з верхівкових на пазушні. У всіх випадках з насіння, зібраного від отриманих гібридів, виростали рослини з квітками пазух. Ця ознака-«пазушні квітки» ,-що спостерігається в рослин першого гібридного покоління, Мендель назвав домінантним; пізніше, в 1902 р.,
Бетсон і Сондерс стали позначати перше покоління гібридного потомства символом F1. Ні у одного з рослин F1 не було верхівкових квіток.

На квітки рослин F1 Мендель надяг ковпачки (щоб не допустити перехресного запилення) і дав їм можливість самоопиліться. Насіння, зібрані c рослин F1, були перераховані і висаджені наступною вага ної для отримання другого гібридного покоління, F2 (покоління F2 - це завжди результат інбридингу в поколінні F1, в даному випадку самозапилення).
У другому гібридному поколінні в одних рослин утворилися пазушні квітки, а в інших - верхівкові. Іншими словами, ознака «верхівкові квітки» , відсутня в поколінні F1, знову з'явилася в поколінні F2.
Мендель розсудив, що ця ознака був присутній в поколінні F1 в прихованому вигляді, але не зміг проявитися; тому він назвав його рецесивним. З 858 рослин, отриманих Менделем у F2, у 651 були пазушні квітки, а

Сторінки: 1 2 3 4