كائن حي كنظام بيولوجي لفترة وجيزة. الكائن كنظام بيولوجي: ميزات ووظائف ونظرية موجزة. أفكار حديثة حول الجين والجينوم

مفهوم النمو والتنمية
عمليات النمو والتطور هي خصائص بيولوجية عامة للمادة الحية. إن نمو الإنسان وتطوره ، بدءًا من لحظة إخصاب البويضة ، هو عملية تقدمية مستمرة تحدث طوال حياته. تسير عملية التطوير على قدم وساق ، ويتم تقليل الفرق بين المراحل أو فترات الحياة الفردية ليس فقط إلى التغييرات الكمية ، ولكن أيضًا إلى التغييرات النوعية. إن وجود السمات المرتبطة بالعمر في بنية أو نشاط بعض الأنظمة الفسيولوجية لا يمكن بأي حال من الأحوال أن يكون دليلاً على دونية جسم الطفل في مراحل عمرية معينة. يتميز هذا العصر أو ذاك بمجموعة من الميزات المتشابهة. يجب أن يُفهم التطور على أنه عملية التغيرات الكمية والنوعية التي تحدث في جسم الإنسان ، مما يؤدي إلى زيادة مستوى تعقيد المنظمة وتفاعل جميع أنظمتها.
يتضمن التطور ثلاثة عوامل رئيسية: النمو ، وتمايز الأعضاء والأنسجة ، والتشكيل. من السمات الفسيولوجية الرئيسية لجسم الإنسان التي تميز الطفل عن البالغ طوله. النمو عملية كمية تتميز بزيادة مستمرة في وزن الجسم ، مصحوبة بتغيير في عدد خلايا الجسم أو حجمها. في بعض الأعضاء والأنسجة (العظام والرئتين) ، يحدث النمو بشكل أساسي بسبب زيادة عدد الخلايا ، وفي حالات أخرى (العضلات والأنسجة العصبية) ، تسود عمليات زيادة حجم الخلايا نفسها. استبعاد تلك التغيرات في الكتلة بسبب الدهون في الجسم أو احتباس الماء. من المؤشرات الأكثر دقة للنمو زيادة الكمية الإجمالية للبروتين فيها وزيادة حجم العظام.
التطور هو عملية معقدة من التغيرات الكمية والنوعية التي تحدث في جسم الإنسان وتؤدي إلى زيادة مستوى تعقيد الجسم وتفاعل جميع أنظمته. يتضمن التطور ثلاثة عوامل رئيسية: النمو ، وتمايز الأعضاء والأنسجة ، والتشكيل. التكوين هو تغيير في نسب الكائن الحي المتنامي. يختلف شكل جسم الإنسان في فترات عمرية مختلفة. على سبيل المثال ، حجم رأس المولود؟ طول الجسم من 5-7 سنوات - 1/6 ، للبالغين - 1/8. طول ساق المولود ثلث طول الجسم والكبير؟. يقع مركز جسم الوليد في الحلقة السرية. مع نمو الجسم ، ينتقل إلى أسفل إلى عظم العانة. تشمل الأنماط المهمة لنمو وتطور الأطفال التفاوت - تغاير الزمن واستمرارية النمو والتطور ، وظاهرة النضج المتقدم للأنظمة الوظيفية الحيوية. طرح P.K. Anokhin عقيدة heterochrony - التطور غير المتكافئ وعقيدة تكوين النظام الناشئ عنها.
يوفر Heterochrony علاقة متناغمة بين الكائن الحي النامي والبيئة ، أي تتشكل هذه الهياكل والوظائف بسرعة تضمن تكيف الكائن الحي وبقائه
تكوين النظام هو دراسة الأنظمة الوظيفية. وفقًا لأفكار Anokhin ، يجب فهم النظام الوظيفي على أنه ارتباط وظيفي واسع من الهياكل المحلية المختلفة بناءً على الحصول على التأثير التكيفي النهائي الضروري في الوقت الحالي (نظام فعل المص ، وحركة الجسم). تنضج النظم الوظيفية بشكل غير متساو ، وتتغير ، وتزود الجسم بالتكيف في فترات مختلفة من التكوُّن.

فترات تطور الجسم
الفترة الزمنية التي تكون خلالها عمليات نمو وتطور وعمل الجسم متطابقة ، تسمى الفترة العمرية. في الوقت نفسه ، إنها فترة زمنية ضرورية لاستكمال مرحلة معينة من تطور الكائن الحي واستعداده لنشاط معين. شكل هذا النمط من النمو والتطور أساس فترة العمر - توحيد الأطفال والمراهقين والبالغين الناشئين حسب العمر.
تعتبر فترة العمر ، التي تجمع بين السمات التشريحية والوظيفية المحددة للجسم ، مهمة في المجالات الطبية والتربوية والاجتماعية والرياضية والاقتصادية وغيرها من مجالات النشاط البشري.
يأخذ علم وظائف الأعضاء الحديث في الاعتبار فترة نضج الجسم من لحظة إخصاب البويضة ويقسم عملية التطور بأكملها إلى مرحلتين:
1) المرحلة داخل الرحم (ما قبل الولادة):
مرحلة التطور الجنيني 0-2 أشهر مرحلة نمو الجنين (الجنين) 3-9 أشهر
2) مرحلة خارج الرحم (ما بعد الولادة):
فترة حديثي الولادة من 0 إلى 28 يومًا فترة الرضيع 28 يومًا - 1 سنة فترة الطفولة المبكرة من 1 إلى 3 سنوات فترة ما قبل المدرسة 3-6 سنوات فترة المدرسة: صغار 6-9 سنوات وسط 10-14 سنة كبار 15-17 سنة فترة الشباب: للأولاد 17 -21 سنة للفتيات 16-20 سنة: الفترة الأولى للرجال 22-35 سنة الفترة الأولى للنساء 21-35 سنة الفترة الثانية للرجال 36-60 سنة الفترة الثانية للنساء 36-55 سنة : الرجال 61 - 74 سنة النساء 56 - 74 سنة الشيخوخة 75 - 90 سنة طويلة الكبد 90 سنة فأكثر.
معايير الفترة الزمنية هي علامات تعتبر مؤشرا على العمر البيولوجي: حجم الجسم والعضو ، الوزن ، تعظم الهيكل العظمي ، التسنين ، تطور الغدد الصماء ، درجة البلوغ ، قوة العضلات. يأخذ هذا المخطط في الاعتبار خصائص الأولاد والبنات. كل فترة عمرية لها خصائصها الخاصة.
يعتبر الانتقال من فترة إلى أخرى فترة حرجة. تختلف مدة الفترات العمرية الفردية. 5. الفترات الحرجة في حياة الطفل يتسم نمو الجنين خلال 8 أسابيع من الحمل بالحساسية المتزايدة لمختلف العوامل الداخلية والخارجية. تعتبر الفترات الحرجة: وقت الإخصاب ، والغرس ، وتكوين الأعضاء وتشكيل المشيمة (هذه عوامل داخلية).
تشمل العوامل الخارجية: الميكانيكية والبيولوجية (الفيروسات والكائنات الدقيقة) والفيزيائية (الإشعاعية) والكيميائية. يمكن أن يؤدي التغيير في الوصلات الداخلية للجنين وانتهاك الظروف الخارجية إلى تأخير أو توقف في نمو الأجزاء الفردية من الجنين. في مثل هذه الحالات ، يتم ملاحظة التشوهات الخلقية حتى موت الجنين. تعتبر الفترة الثانية الحرجة للنمو داخل الرحم: وقت نمو الدماغ المكثف (4.5 - 5 أشهر من الحمل) ؛ الانتهاء من تشكيل وظيفة أجهزة الجسم (6 أشهر من الحمل) ؛ لحظة الميلاد. الفترة الأولى الحرجة للنمو خارج الرحم هي من 2 إلى 3 سنوات ، عندما يبدأ الطفل في الحركة بنشاط. يتوسع مجال تواصله مع العالم الخارجي بشكل حاد ، ويتم تشكيل الكلام والوعي بشكل مكثف. بحلول نهاية السنة الثانية من العمر ، تحتوي مفردات الطفل على 200-400 كلمة. يأكل بشكل مستقل ، وينظم التبول والتغوط. كل هذا يؤدي إلى الضغط على أجهزة الجسم الفسيولوجية ، الأمر الذي يؤثر بشكل خاص على الجهاز العصبي ، والذي يمكن أن يؤدي إجهاده المفرط إلى اضطرابات وأمراض في النمو العقلي.
تضعف المناعة السلبية التي تتلقاها من الأم ؛ على هذه الخلفية ، يمكن أن تحدث العدوى ، مما يؤدي إلى فقر الدم والكساح والأهبة. الفترة الحرجة الثانية ، في عمر 6-7 سنوات ، تدخل المدرسة حياة الطفل ، يظهر أشخاص جدد ، مفاهيم ، مسؤوليات. يتم وضع مطالب جديدة على الطفل. يؤدي الجمع بين هذه العوامل إلى زيادة التوتر في عمل جميع أجهزة الجسم التي تكيف الطفل مع الظروف الجديدة. هناك اختلافات في تنمية البنات والأولاد. فقط في منتصف فترة الدراسة (في سن 11-12) تنمو الحنجرة عند الأولاد ويتغير الصوت وتتشكل الأعضاء التناسلية.
تتقدم الفتيات على الأولاد في الطول ووزن الجسم. ترتبط الفترة الحرجة الثالثة بتغيير في التوازن الهرموني للجسم. إعادة الهيكلة العميقة ، التي تحدث في سن 12-16 عامًا ، ترجع إلى علاقة الغدد الصماء في نظام الغدة النخامية. تعمل هرمونات الغدة النخامية على تحفيز نمو الجسم ونشاط الغدة الدرقية والغدد الكظرية والغدد التناسلية. هناك خلل في نمو الأعضاء الداخلية: نمو القلب يفوق نمو الأوعية الدموية. يؤدي الضغط المرتفع في الأوعية والتطور السريع للجهاز التناسلي إلى قصور القلب والدوخة والإغماء وزيادة التعب.
إن عواطف المراهقين متغيرة: حدود العاطفة على النقد المفرط والغرور والسلبية. يطور المراهق فكرة جديدة عن نفسه كشخص. نمو الأطفال في فترات مختلفة من تكوين الجنين.
تأثير الوراثة والبيئة على نمو الطفل
1. التطور البدني هو مؤشر مهم للصحة والرفاه الاجتماعي. دراسات القياسات البشرية لتقييم التطور البدني
2. خصائص الخصائص التشريحية والفسيولوجية للأطفال في فترات مختلفة من التكوّن
3. تأثير الوراثة والبيئة على نمو الطفل
4. التسريع البيولوجي

التطور البدني هو مؤشر مهم للصحة والرفاهية الاجتماعية
المؤشرات الرئيسية للنمو البدني هي طول الجسم والوزن ومحيط الصدر. ومع ذلك ، عند تقييم التطور البدني للطفل ، لا يسترشدون بهذه القيم الجسدية فحسب ، بل يستخدمون أيضًا نتائج القياسات الفيزيومترية (السعة الحيوية للرئتين ، وقوة قبضة اليد ، وقوة الظهر) ومؤشرات التنظير الجسدي (التطور) الجهاز العضلي الهيكلي ، وإمدادات الدم ، وترسب الدهون ، والنمو الجنسي ، والانحرافات المختلفة في اللياقة البدنية).
استرشادا بمجموع هذه المؤشرات ، من الممكن تحديد مستوى النمو البدني للطفل. لا يتم تضمين الدراسات الأنثروبومترية للأطفال والمراهقين في برنامج دراسة النمو البدني والحالة الصحية فحسب ، بل يتم إجراؤها أيضًا لأغراض تطبيقية: لتحديد حجم الملابس والأحذية ، ومعدات المؤسسات التعليمية والتربوية للأطفال.

خصائص الخصائص التشريحية والفسيولوجية للأطفال في فترات مختلفة من التكوّن
تتميز كل فترة عمرية بمعايير مورفولوجية وفسيولوجية محددة كمياً. تستمر مرحلة نمو الإنسان داخل الرحم 9 أشهر تقويمية. تنقسم العمليات الرئيسية لتكوين وتطوير كائن حي جديد إلى مرحلتين: التطور الجنيني والجنيني. تستمر المرحلة الأولى من التطور الجنيني من لحظة الإخصاب إلى 8 أسابيع من الحمل. نتيجة للإخصاب ، يتم تكوين جنين - زيجوت. يؤدي انشقاق البيضة الملقحة في غضون 3-5 أيام إلى تكوين حويصلة متعددة الخلايا - بلاستولا. في اليوم السادس إلى السابع ، يتم غرس الزيجوت في سمك الغشاء المخاطي للرحم.
خلال 2-8 أسابيع من الحمل ، يستمر تكوين أعضاء وأنسجة الجنين. في عمر 30 يومًا ، يُطوّر الجنين الرئتين والقلب والأنبوب العصبي والأمعاء ، وتظهر أساسيات اليدين. بحلول الأسبوع الثامن ، ينتهي زرع أعضاء الجنين: يُشار إلى الدماغ والحبل الشوكي والأذن الخارجية والعينين والجفون والأصابع ، وينبض القلب بمعدل 140 نبضة في الدقيقة ؛ بمساعدة الألياف العصبية ، يتم إنشاء اتصال بين الأعضاء. يستمر حتى نهاية الحياة. في هذه المرحلة ، يتم الانتهاء من تكوين المشيمة. المرحلة الثانية من التطور الجنيني - تستمر مرحلة الجنين من الأسبوع التاسع من الحمل حتى ولادة الطفل. يتميز بالنمو السريع والتمايز بين أنسجة أعضاء الجنين المتنامي ، والجهاز العصبي في المقام الأول.
يتم توفير تغذية الجنين عن طريق الدوران المشيمي. تعتبر المشيمة ، كعضو ينفذ عمليات التمثيل الغذائي بين دم الأم والجنين ، في نفس الوقت حاجزًا بيولوجيًا لبعض المواد السامة. ولكن من خلال المشيمة ، تخترق المخدرات والكحول والنيكوتين مجرى الدم. إن استخدام هذه المواد يقلل بشكل كبير من وظيفة الحاجز للمشيمة ، مما يؤدي إلى أمراض الجنين والتشوهات والوفاة. تحدث مرحلة خارج الرحم من التطور البشري لأجهزته وأنظمته بشكل غير متساو.
فترة حديثي الولادة هي الوقت الذي يتكيف فيه الطفل حديث الولادة مع بيئة جديدة. يحدث التنفس الرئوي ، وتحدث تغييرات في الدورة الدموية ، وتغيير التغذية والتمثيل الغذائي للطفل تمامًا. ومع ذلك ، فإن تطوير عدد من أعضاء وأنظمة الوليد لم يكتمل بعد ، وبالتالي فإن جميع الوظائف ضعيفة. العلامات المميزة لهذه الفترة هي التقلبات في وزن الجسم ، وانتهاك التنظيم الحراري. رأس المولود كبير ، مدور ، أليس كذلك؟ طول الجسم. العنق والصدر قصيران والبطن ممدود. جزء الدماغ من الجمجمة أكبر من جزء الوجه ، وشكل الصدر على شكل جرس. لا تلتحم عظام الحوض معًا. الأعضاء الداخلية أكبر نسبيًا من البالغين. ينمو الجسم بسرعة أكبر خلال فترة الرضاعة.
عند الولادة ، يبلغ متوسط ​​وزن الطفل 3-3.5 كجم ، ويساوي الطول تقريبًا المسافة من الكوع إلى أطراف الأصابع. في سن الثانية ، يكون ارتفاع الطفل نصف طوله في مرحلة البلوغ. في الأشهر الستة الأولى من المحتمل أن يكتسب طفلك وزنًا يتراوح بين 550 و 800 جرامًا وطوله حوالي 25 ملم كل شهر. الأطفال الصغار لا يكبرون فحسب ، بل يكبرون إلى أعلى. بين ستة أشهر وسنة ، كل شيء يتغير في الطفل. عند الولادة ، تكون عضلاته ضعيفة. عظامه هشة ودماغه صغير جدًا. لا يزال ينظم درجة حرارة جسمه وضغط الدم وتنفسه بشكل سيء للغاية. إنه لا يعرف شيئًا تقريبًا ويفهم أقل من ذلك. بحلول عيد ميلاده الأول ، تغيرت عظامه وعضلاته هيكله ، وقلبه ينبض بشكل أسرع ، وأصبح قادرًا على التحكم في تنفسه ، ونما حجم دماغه بشكل كبير. الآن يمشي متمسكًا بالدعم ، يلهث بحثًا عن الهواء قبل الصراخ ، ويلعب الفطائر ، ويتوقف دائمًا تقريبًا عندما تقول "لا".
تتطور الفتيات بشكل أسرع إلى حد ما من الأولاد. يمكن أن يكون للإعاقات الجسدية تأثير كبير للغاية على تنمية العديد من مهارات وقدرات الطفل في السنة الأولى من العمر: على سبيل المثال ، سيكون من الصعب على الطفل الكفيف تعلم المشي والتحدث. فترة الطفولة المبكرة. تظهر المهارات والقدرات الأولى بحلول 1.5 سنة. يعرف الطفل كيف يأكل بالملعقة ، ويأخذ الكوب ويشرب منه. خلال هذه الفترة ، الزيادة في وزن الجسم تفوق النمو في الطول. كل أسنان الحليب تندلع. لوحظ التطور الحركي السريع. الإبهام يعارض الباقي. تم تحسين حركات الإمساك. فترة ما قبل المدرسة. خلال هذه الفترة ، تسارع النمو في الطول. حركات الطفل أكثر تنسيقًا وتعقيدًا. يمكنه المشي لفترة طويلة. في الألعاب ، يعيد إنتاج سلسلة من الإجراءات المتسلسلة. تبلغ كتلة دماغ الطفل البالغ من العمر خمس سنوات 85-90٪ من كتلة دماغ الشخص البالغ. درجة التطور الحسي أعلى من ذلك بكثير: يقوم الطفل ، بناءً على طلبه ، بجمع أجسام متطابقة المظهر ، ويميز بين أحجام وألوان الألعاب. يفهم الكلمات المنطوقة جيداً. يمكن للصورة الإجابة على السؤال. إذا نطق الطفل في بداية الفترة بكلمات خفيفة ، فيمكنه في نهايتها تكوين جملة معقدة.
يتطور الكلام بسرعة. يمكن أن يؤدي عدم تطوير المهارات الحركية للكلام إلى انتهاكات في النطق. في نهاية الفترة ، بدأ تغيير في سلالة الأسنان. ترتبط أمراض هذه الفترة بشكل رئيسي بالأمراض الفيروسية. في سنوات ما قبل المدرسة ، ينمو الطفل كل عام بمقدار 50-75 ملم ويزيد حوالي 2.6 كجم من الوزن. يتم ترسيب أكبر كمية من الدهون في عمر 9 أشهر ، وبعد ذلك يفقد الطفل وزنه.
ستنمو عظام طفلك حيث تنمو عظام الأطراف بشكل أسرع من عظام الجذع ، وتتغير نسب جسم الطفل. يزداد عدد عظام الرسغ الصغيرة. بحلول سن الثانية ، سيغلق اليافوخ. لا يمتلك الدماغ في وقت النمو روابط كافية بين الخلايا ، وليست كل الخلايا في مكانها. أولاً ينتقلون إلى مكانهم ، ثم يبدأون في إقامة اتصالات. في هذه العملية ، يزيد الدماغ وزنه من 350 جرامًا إلى 1.35 كيلوجرام ، معظمها في أول عامين أو ثلاثة أعوام من العمر. إلى جانب تكوين العلاقات ، يدمر الدماغ تلك التي لم يعد بحاجة إليها. في الوقت نفسه ، تحدث عملية تكوّن النخاع (تكوين غمد الميالين حول عمليات الخلايا العصبية). المايلين عبارة عن غمد دهني يغطي الأعصاب ، يشبه إلى حد كبير العزل البلاستيكي للكابلات الكهربائية ، مما يسمح للنبضات بالسفر بشكل أسرع. في حالة التصلب المتعدد ، يتمزق غمد المايلين ، لذا يمكنك تخيل أهميته.
تنقسم فترة الدراسة إلى ثلاث مراحل وتستمر حتى 17 عامًا. خلال هذه الفترة ، تنتهي معظم عمليات تكوين الكائن الحي المزروع. خلال سنوات الدراسة ، يستمر الطفل في النمو والتطور. تحدث قفزة في النمو والتطور في مرحلة المراهقة - وهي فترة تتراوح من 10 إلى 12 عامًا. خلال هذه الفترة ، توجد لحظات صعبة في البيريسترويكا في تطور المراهق. في سن المدرسة الابتدائية ، يتم تقريب الجسم. عند الفتيات ، يتمدد الحوض ، يتم تقريب الوركين. سنوات المراهقة. تظهر التغييرات الجسدية التي تشير إلى أن الطفل أصبح بالغًا في وقت مبكر عند الفتيات أكثر من الأولاد. في المتوسط ​​، يكون للفتيات والفتيان نفس الطول والوزن حتى سن 11 عامًا تقريبًا ؛ عندما تبدأ الفتيات في النمو بسرعة. يستمر هذا الاختلاف لمدة عامين تقريبًا ، وبعد ذلك يعاني الأولاد أيضًا من طفرة في النمو ، فهم يلحقون ويتجاوزون الفتيات في الطول ويحافظون على هذا الطول والوزن لفترة طويلة. خلال فترة البلوغ ، تتشكل الخصائص الجنسية الثانوية.
المراهقة هي فترة اكتمال نمو الجسم وتطوره ، وتكون خصائصها الوظيفية قريبة قدر الإمكان من خصائص جسم الشخص البالغ. كما يتم الانتهاء من عمليات تكيف الفرد مع البيئة. يتطور الشعور بالاستقلال. الأطفال في هذا العمر على أعتاب الانتقال من النضج البيولوجي إلى النضج الاجتماعي. في مرحلة البلوغ ، تتغير بنية الجسم قليلاً.
المرحلة الأولى من هذا العصر هي حياة شخصية نشطة ونشاط مهني ، والثانية هي وقت أعظم الفرص لشخص غني بالخبرة الحياتية والمعرفة والاحتراف.
في سن الشيخوخة والشيخوخة ، هناك انخفاض في القدرات التكيفية للجسم ، وتتغير المعلمات المورفولوجية والوظيفية لجميع الأنظمة ، وخاصة المناعية والعصبية والدورة الدموية. تتم دراسة هذه التغييرات من قبل علم الشيخوخة.

تأثير الوراثة والبيئة على نمو الطفل
يتأثر نمو الطفل بالعوامل البيولوجية - الوراثة ، وصدمة الولادة المحتملة ، وسوء الصحة أو الصحة الجيدة. لكن البيئة تلعب أيضًا دورًا - الحب والتحفيز اللذين يتلقاهما الطفل ؛ ماذا يحدث في حياته. اين ينمو كيف يعامله عائلته وأصدقائه. نمو الطفل لديه أيضًا نوع من المزاج والثقة بالنفس. بعض جوانب التطور وراثية أكثر من غيرها. عادة ما يحدث التطور البدني بدقة وفقًا للجدول الزمني. إذا كانت البيئة والتغذية طبيعية فهذا يحدث حسب وصفة الطبيعة. يبدأ الطفل في الكلام مهما فعلت. يتقن معظم الأطفال القدرة على التواصل في سن الخامسة. الوراثة تنقسم إلى مواتية وغير مواتية. الميول التي تضمن التطور المتناغم لقدرات وشخصية الطفل تنتمي إلى الوراثة المواتية. إذا لم يتم تهيئة الظروف المناسبة لتنمية هذه الميول ، فإنها تتلاشى ، ولا تصل إلى مستوى تنمية موهبة الوالدين. لا يمكن أن تضمن الوراثة المرهقة النمو الطبيعي للطفل.
قد يكون سبب التطور غير الطبيعي للأطفال هو إدمان الكحول أو الإضرار بمهنة الوالدين (على سبيل المثال ، العمل المتعلق بالمواد المشعة والسموم والاهتزازات). في بعض الحالات ، يمكن تصحيح وإدارة الوراثة غير المواتية. على سبيل المثال ، تم تطوير علاجات الهيموفيليا. لا يمكن أن يكون الكائن الحي ممكنًا بدون البيئة ، لذلك يجب مراعاة العوامل البيئية التي تؤثر على تطور الكائن الحي. في هذا الصدد ، فإن ردود الفعل هي ردود فعل للتكيف المستمر للجسم مع العالم الخارجي. لا يمكن تقييم نمو الشخص بشكل كافٍ دون مراعاة البيئة التي يعيش فيها ، ويعمل ، وينشأ ، ومن يتواصل معه ، ووظائف الجسم - دون مراعاة المتطلبات الصحية لمكان العمل والمنزل البيئة ، دون مراعاة العلاقات مع النباتات والحيوانات وما إلى ذلك.

التسارع البيولوجي
التسارع هو تسريع نمو وتطور الأطفال والمراهقين مقارنة بالأجيال السابقة. تُلاحظ ظاهرة التسارع في المقام الأول في البلدان المتقدمة اقتصاديًا. تم تقديم مصطلح التسريع بواسطة E. Koch. قام معظم الباحثين بتوسيع مفهوم التسارع وبدأوا في فهمه على أنه زيادة في حجم الجسم وبداية النضج في وقت سابق. فيما يتعلق بالتسارع ، ينتهي النمو أيضًا مبكرًا. في سن 16-17 عامًا عند الفتيات وفي سن 18-19 عامًا عند الأولاد ، يكتمل تعظم العظام الأنبوبية الطويلة ويتوقف النمو في الطول. على مدار الثمانين عامًا الماضية ، أصبح الأولاد في موسكو الذين يبلغون من العمر 13 عامًا أطول بمقدار 1 سم والبنات يبلغ طولهم 14.8 سم ، ونتيجة للنمو المتسارع للأطفال والمراهقين ، فإنهم يحققون مستويات أعلى من النمو البدني.
هناك معلومات حول إطالة فترة الإنجاب: على مدار الستين عامًا الماضية ، زادت بمقدار 8 سنوات. بالنسبة للنساء في أوروبا الوسطى على مدار المائة عام الماضية ، تحول سن اليأس من 45 إلى 48 عامًا ، وفي بلدنا هذه المرة يبلغ متوسطها 50 عامًا ، وفي بداية القرن كان 43.7 عامًا. حتى الآن ، لا توجد وجهة نظر مقبولة بشكل عام حول أصل عملية التسريع. يربط بعض العلماء التسارع بزيادة محتوى البروتينات عالية الجودة والدهون الطبيعية في الطعام ، وكذلك مع الاستهلاك المنتظم للخضروات والفواكه على مدار العام ، مما يعزز تقوية جسم الأم والطفل. هناك نظرية مولد الشمس للتسارع. في ذلك ، يتم إعطاء دور مهم لتأثير ضوء الشمس على الطفل: يُعتقد أن الأطفال الآن أكثر تعرضًا للإشعاع الشمسي. ومع ذلك ، فإن هذا الاستنتاج غير مقنع بما فيه الكفاية ، لأن وعملية التسارع في دول الشمال ليست أبطأ مما هي في الجنوب. يرتبط التسارع أيضًا بتغير المناخ: يُعتقد أن الهواء الرطب والدافئ يبطئ عملية النمو والتطور ، ويسهم المناخ البارد والجاف في فقدان الجسم للحرارة ، مما يحفز النمو. بالإضافة إلى ذلك ، هناك أدلة على وجود تأثير محفز لجرعات صغيرة من الإشعاع المؤين على الجسم.
يعتقد بعض العلماء أن التسارع يرجع إلى تطور الطب: انخفاض عام في معدلات الإصابة بالأمراض وتحسين التغذية. ظهرت العديد من المواد الكيميائية الجديدة ، وتأثيرها على الجسم غير مفهوم جيدًا. يرتبط التسارع بظهور الإضاءة الاصطناعية. في الليل ، في المستوطنات ، تضاء المنازل ، وتضاء الشوارع بالفوانيس ، وينبعث الضوء من نوافذ المتاجر ، وما إلى ذلك ، كل هذا يؤدي إلى انخفاض التأثير المثبط لهرمون الميلاتونين ، الذي يتم إطلاقه فقط في الظلام ، على الوظيفة من الغدة النخامية ، مما يؤدي إلى زيادة إفراز هرمون النمو ، وهرمونات التوتر ، والهرمونات الجنسية ، والتي تتجلى في تسارع المراهقين. لا حرج في التسارع نفسه. لكن في كثير من الأحيان يكون غير منسجم. يتجلى تنافر التسارع عند المراهقين في ظواهر تشريحية وفسيولوجية ونفسية مثل النمو غير المتناسب ، والبلوغ المبكر ، والسمنة المبكرة ، وفرط نشاط الغدة الدرقية (تضخم الغدة الدرقية) ، وزيادة ردود الفعل العدوانية أثناء الإحباط. التسريع هو موضوع دراسة علم الأحياء والطب وعلم التربية وعلم النفس وعلم الاجتماع. لذلك يلاحظ الخبراء الفجوة بين النضج البيولوجي والاجتماعي ، فالأول يأتي قبل ذلك. هناك حاجة لتحديد معايير جديدة للعمل والنشاط البدني في المدارس ، ومعايير التغذية ، ومعايير لملابس الأطفال ، والأحذية ، والأثاث.

الكائن الحي كنظام بيولوجي

3.2 تكاثر الكائنات الحية وأهميتها. طرق التكاثر وأوجه الشبه والاختلاف بين التكاثر الجنسي واللاجنسي. استخدام التكاثر الجنسي واللاجنسي في الممارسة البشرية. دور الانقسام الاختزالي والتخصيب في ضمان ثبات عدد الكروموسومات في الأجيال. تطبيق التلقيح الصناعي في النباتات والحيوانات

التكاثر اللاجنسي ، التكاثر الخضري ، الخنوثة ، الزيجوت ، التولد ، الإخصاب ، التوالد العذري ، التكاثر الجنسي ، التبرعم ، الأبواغ.

التكاثر في العالم العضوي.تعد القدرة على الإنجاب من أهم علامات الحياة. تتجلى هذه القدرة بالفعل على المستوى الجزيئي للحياة. تقوم الفيروسات ، التي تخترق خلايا الكائنات الحية الأخرى ، بإعادة إنتاج DNA أو RNA وبالتالي تتكاثر. التكاثر- هذا هو تكاثر أفراد متشابهين وراثيًا من نوع معين ، مما يضمن استمرارية واستمرارية الحياة.

هناك أشكال التكاثر التالية:

التكاثر اللاجنسي. هذا الشكل من التكاثر هو سمة لكل من الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. ومع ذلك ، فإن التكاثر اللاجنسي هو الأكثر شيوعًا في البكتيريا والنباتات والفطريات في الممالك. في المملكة بين الحيوانات ، تتكاثر هذه الطريقة بشكل رئيسي من الأوالي وتجاويف الأمعاء.

هناك عدة طرق للتكاثر اللاجنسي:

- انقسام بسيط للخلية الأم إلى خليتين أو أكثر. هذه هي الطريقة التي تتكاثر بها جميع البكتيريا والأوليات.

- التكاثر الخضري بأجزاء من الجسم هو سمة من سمات الكائنات متعددة الخلايا - النباتات ، الإسفنج ، تجاويف الأمعاء ، بعض الديدان. يمكن أن تتكاثر النباتات نباتيًا عن طريق العقل والطبقات ونسل الجذور وأجزاء أخرى من الجسم.

- البراعم - أحد خيارات التكاثر الخضري هو سمة من سمات الخميرة والحيوانات متعددة الخلايا المعوية.

- تكون الأبواغ الانقسامية شائعة بين البكتيريا والطحالب وبعض الأوليات.

عادةً ما يوفر التكاثر اللاجنسي زيادة في عدد النسل المتجانسة وراثيًا ، لذلك غالبًا ما يستخدمه مربي النباتات للحفاظ على الخصائص المفيدة للصنف.

التكاثر الجنسي عملية يتم فيها دمج المعلومات الجينية من شخصين. يمكن أن يحدث الجمع بين المعلومات الجينية عندما الاقتران (الاتصال المؤقت للأفراد لتبادل المعلومات ، كما يحدث في الشركات العملاقة) والجماع (اندماج الأفراد من أجل الإخصاب)في الحيوانات أحادية الخلية ، وكذلك أثناء الإخصاب في ممثلي الممالك المختلفة. حالة خاصة من التكاثر الجنسي التوالد العذريفي بعض الحيوانات (حشرات المن ، النحل بدون طيار). في هذه الحالة ، يتطور كائن حي جديد من بويضة غير مخصبة ، ولكن قبل ذلك يحدث دائمًا تكوين الأمشاج.

يحدث التكاثر الجنسي في كاسيات البذور عن طريق الإخصاب المزدوج. الحقيقة هي أن حبوب اللقاح أحادية الصيغة الصبغية تتشكل في العضو الآخر من الزهرة. تنقسم نوى هذه الحبوب إلى قسمين - توليدي ونباتي. بمجرد وصمة المدقة ، تنبت حبوب اللقاح ، وتشكل أنبوب حبوب اللقاح. تنقسم النواة المولدة مرة أخرى مكونة حيوانين منويين. تخترق إحداهما المبيض وتخصب البويضة ، وتندمج الأخرى مع نواتين قطبيتين للخليتين المركزيتين للجنين ، وتشكل السويداء ثلاثي الصبغيات.

أثناء التكاثر الجنسي ، يشكل الأفراد من الجنسين الأمشاج. تنتج الإناث البويضات ، وينتج الذكور الحيوانات المنوية ، وينتج الأفراد ثنائيو الجنس (الخنثى) كلاً من البويضات والحيوانات المنوية. في معظم الطحالب ، تندمج خليتان متماثلتان من الخلايا الجرثومية. ينتج عن اندماج الأمشاج أحادية الصيغة الصبغية الإخصاب وتشكيل زيجوت ثنائي الصبغة. يتطور البيضة الملقحة إلى فرد جديد.

كل ما سبق ينطبق فقط على حقيقيات النوى. تمتلك بدائيات النوى أيضًا تكاثرًا جنسيًا ، لكنه يحدث بطريقة مختلفة.

وهكذا ، أثناء التكاثر الجنسي ، يتم خلط جينومات شخصين مختلفين من نفس النوع. النسل يحمل تركيبات وراثية جديدة تميزهم عن والديهم وعن بعضهم البعض. يتم اختيار مجموعات مختلفة من الجينات التي تظهر في النسل في شكل سمات جديدة تهم البشر من قبل المربين لتطوير سلالات جديدة من الحيوانات أو أصناف نباتية. في بعض الحالات ، يتم استخدام التلقيح الاصطناعي. يتم ذلك من أجل الحصول على ذرية بالخصائص المرغوبة ، ومن أجل التغلب على عدم الإنجاب لدى بعض النساء.

أمثلة على المهام الجزء أ

أ 1. الاختلافات الأساسية بين التكاثر الجنسي واللاجنسي هي أن التكاثر الجنسي:

1) يحدث فقط في الكائنات الحية الأعلى

2) هذا التكيف مع الظروف البيئية المعاكسة

3) يوفر التباين التوافقي للكائنات الحية

4) يضمن الثبات الجيني للأنواع

أ 2. كم عدد الحيوانات المنوية التي تكونت نتيجة تكوين الحيوانات المنوية من خليتين جرثومية أساسيتين؟

1) ثمانية 2) اثنان 3) ستة 4) أربعة

A3. الفرق بين تكوين البويضات وتكوين الحيوانات المنوية هو:

1) تتشكل أربعة أمشاج مكافئة في تكوين البويضات وواحدة في تكوين الحيوانات المنوية

2) تحتوي البويضات على صبغيات أكثر من الحيوانات المنوية

3) في تكوين البويضات ، يتم تكوين مشيج واحد كامل ، وفي تكوين الحيوانات المنوية - أربعة

4) يحدث تكوين البويضات من خلال تقسيم واحد للخلية الجرثومية الأولية ، وتكوين الحيوانات المنوية - مع قسمين

A4. كم عدد الانقسامات للخلية الأصلية التي تحدث أثناء تكوين الأمشاج

1) 2 2) 1 3) 3 4) 4

A5. من المحتمل أن يعتمد عدد الخلايا الجرثومية المتكونة في الجسم على

1) إمداد الخلية بالعناصر الغذائية

2) عمر الفرد

3) نسبة الذكور والإناث في السكان

4) احتمال لقاء الأمشاج مع بعضها البعض

أ 6. يهيمن التكاثر اللاجنسي على دورة الحياة

1) الهيدرا. 3) أسماك القرش

أ 7. تتشكل الجاميطات في السراخس

1) في sporangia 3) على الأوراق

2) على النمو 4) في المنازعات

أ 8. إذا كانت مجموعة الكروموسومات ثنائية الصبغيات للنحل هي 32 ، فسيتم احتواء 16 كروموسومًا في الخلايا الجسدية

1) ملكة النحل

2) النحلة العاملة

3) طائرات بدون طيار

4) جميع الأفراد المدرجين بالقائمة

أ 9. يتكون السويداء في النباتات المزهرة عن طريق الاندماج

1) الحيوانات المنوية والبويضات

2) اثنان من الحيوانات المنوية والبويضة

3) النواة القطبية والحيوانات المنوية

4) نواتان قطبيتان وحيوانات منوية

أ 10. يحدث الإخصاب المزدوج في

1) طحلب كتان الوقواق. 3) البابونج الطبي

2) سرخس سرخس 4) الصنوبر العادي

الجزء ب

في 1. اختر البيانات الصحيحة

1) يحدث تكوين الأمشاج في النباتات والحيوانات وفقًا لآلية واحدة

2) جميع أنواع الحيوانات لها بيض من نفس الحجم

3) تتشكل جراثيم السرخس نتيجة للانقسام الاختزالي

4) تتكون 4 بيضات من بويضة واحدة

5) يتم تخصيب بويضة كاسيات البذور بواسطة حيوانين منويين

6) السويداء من كاسيات البذور ثلاثية الصبغيات.

في 2. إنشاء تطابق بين أشكال الاستنساخ وخصائصها

VZ. عيّن التسلسل الصحيح للأحداث التي تحدث أثناء التخصيب المزدوج للنباتات المزهرة.

أ) إخصاب البويضة والخلية المركزية

ب) تكوين أنبوب لقاح

ب) التلقيح

د) تكوين نطافين

د) تنمية الجنين والسويداء

الجزء ج

C1. لماذا السويداء من كاسيات البذور ثلاثية الصيغة الصبغية ، في حين أن باقي الخلايا ثنائية الصبغيات؟

C2. ابحث عن الأخطاء في النص المحدد ، وحدد أرقام الجمل التي تم تكوينها فيها ، وقم بتصحيحها. 1) تتشكل حبوب اللقاح ثنائية الصبغة في أنثرات كاسيات البذور. 2) تنقسم نواة حبوب اللقاح إلى نواتين: خضري وتوليدي. 3) تسقط حبوب اللقاح على وصمة المدقة وتنبت باتجاه المبيض. 4) في أنبوب حبوب اللقاح ، يتكون اثنان من الحيوانات المنوية من النواة الخضرية. 5) يندمج أحدهم مع نواة البويضة ، مكونًا زيجوت ثلاثي الصبغيات. 6) حيوان منوي آخر يندمج مع نوى الخلايا المركزية ، مكونًا السويداء.

3.3 تطور الجنين وانتظامه المتأصل. تخصص الخلايا وتكوين الأنسجة والأعضاء. التطور الجنيني وما بعد الجنيني للكائنات الحية. دورات الحياة وتناوب الأجيال. أسباب ضعف نمو الكائنات الحية

التكوُّن. التكوُّن - هذا هو التطور الفردي للكائن الحي من لحظة تكوين الزيجوت حتى الموت. في سياق التكوّن ، يتجلى تغيير منتظم في الأنماط الظاهرية المميزة لنوع معين. يميز غير مباشرو مستقيمالتولد. التنمية غير المباشرة(التحول) يحدث في الديدان المفلطحة والرخويات والحشرات والأسماك والبرمائيات. تمر أجنةهم بعدة مراحل في نموهم ، بما في ذلك مرحلة اليرقات. التطوير المباشريحدث في شكل غير اليرقات أو داخل الرحم. وهي تشمل جميع أشكال البيوض ، وتطور أجنة الزواحف والطيور والثدييات البويضات ، وكذلك تطور بعض اللافقاريات (الأجنحة ، والعناكب ، وما إلى ذلك). تطور داخل الرحميحدث في الثدييات ، بما في ذلك البشر. في الجنينتميز فترتين الخلايا الجنينية - من تكوين البيضة الملقحة للإفراج عن أغشية البيض و بعد الجنين من لحظة الولادة حتى الموت. الفترة الجنينيةيتكون الكائن متعدد الخلايا من المراحل التالية: الزيجوت. بلاستولا- مراحل تطور الجنين متعدد الخلايا بعد سحق البيضة الملقحة. لا يزداد حجم البيضة الملقحة في عملية التفجير ، ويزداد عدد الخلايا التي يتكون منها ؛ مراحل تكوين جنين ذو طبقة واحدة ، مغطى الأديم، وتشكيل تجويف الجسم الأساسي - القيلة الأرومية; المعدة- مراحل تكوين الطبقات الجرثومية - الأديم الظاهر ، الأديم الباطن (في تجويف الأمعاء والإسفنج من طبقتين) والأديم المتوسط ​​(في ثلاث طبقات في الحيوانات متعددة الخلايا الأخرى). في الحيوانات المعوية ، يتم تكوين خلايا متخصصة في هذه المرحلة ، مثل اللسع ، والأعضاء التناسلية ، والجلد العضلي ، وما إلى ذلك. تسمى عملية تكوين المعدة المعدة.

نيرولا- مراحل زرع الأعضاء الفردية.

النسيج وتكوين الأعضاء- مرحلة ظهور الفروق الوظيفية والمورفولوجية والكيميائية الحيوية النوعية بين الخلايا الفردية وأجزاء من الجنين النامي. يمكن التمييز بين الحيوانات الفقارية في عملية تكوين الأعضاء:

أ) تكوين الخلايا العصبية - عملية تكوين الأنبوب العصبي (المخ والحبل الشوكي) من طبقة جرثومة الأديم الظاهر ، وكذلك الجلد وأجهزة الرؤية والسمع ؛

ب) تكوين الأوتار - عملية التكوين من الأديم المتوسطالحبال والعضلات والكلى والهيكل العظمي والأوعية الدموية.

ج) عملية التشكيل من الأديم الباطنالأمعاء والأعضاء ذات الصلة - الكبد والبنكرياس والرئتين. التطور المتتالي للأنسجة والأعضاء ، يحدث تمايزها بسبب الحث الجنيني- تأثير بعض أجزاء الجنين على نمو أجزاء أخرى. هذا بسبب نشاط البروتينات التي يتم تضمينها في العمل في مراحل معينة من تطور الجنين. تنظم البروتينات نشاط الجينات التي تحدد خصائص الكائن الحي. وبالتالي ، يتضح سبب ظهور علامات كائن حي معين بشكل تدريجي. لا يتم وضع جميع الجينات للعمل معًا. في وقت معين ، يعمل جزء فقط من الجينات.

فترة ما بعد الجنين ينقسم إلى الخطوات التالية:

- ما بعد الجنين (قبل سن البلوغ) ؛

- فترة البلوغ (تنفيذ الوظائف الإنجابية) ؛

- الشيخوخة والموت.

في البشر ، تتميز المرحلة الأولى من فترة ما بعد الجنين بالنمو المكثف للأعضاء وأجزاء الجسم وفقًا للنسب المحددة. بشكل عام ، تنقسم فترة ما بعد الجنين إلى الفترات التالية:

- الرضع (من الولادة حتى 4 أسابيع) ؛

- الصدر (من 4 أسابيع إلى سنة) ؛

- الحضانة (حضانة ، وسط ، كبير) ؛

- المدرسة (في وقت مبكر ، في سن المراهقة) ؛

- الإنجاب (الشباب حتى 45 سنة ، البالغين حتى 65 سنة) ؛

- ما بعد الإنجاب (كبار السن حتى 75 سنة والشيخوخة - بعد 75 سنة).

أمثلة على المهامجزءلكن

أ 1. يتميز هيكل التدفق المكون من طبقتين

1) حلقية 3) تجاويف الأمعاء

2) الحشرات 4) الأوليات

أ 2. لا يوجد أديم متوسط

1) دودة الأرض 3) ورم مرجاني

A3. يحدث التطوير المباشر في

1) الضفادع 2) الجراد 3) الذباب 4) النحل

A4. نتيجة لانقسام البويضة الملقحة ، أ

1) المعدة 3) العصبية

2) بلاستولا 4) الأديم المتوسط

A5. يتطور من الأديم الباطن

1) الشريان الأورطي 2) المخ 3) الرئتان 4) الجلد

أ 6. يتم وضع أعضاء منفصلة لكائن متعدد الخلايا في المرحلة

1) بلاستولا 3) الإخصاب

2) المعدة 4) العصبية

أ 7. التفجير هو

1) نمو الخلايا

2) التكسير المتعدد للزيجوت

3) انقسام الخلايا

4) زيادة حجم البويضة الملقحة

أ 8. معدة جنين الكلب هي:

1) جنين له أنبوب عصبي مشكل

2) جنين متعدد الخلايا ذو طبقة واحدة مع تجويف في الجسم

3) جنين متعدد الخلايا من ثلاث طبقات مع تجويف في الجسم

4) جنين متعدد الخلايا من طبقتين

أ 9. يحدث تمايز الخلايا والأعضاء والأنسجة نتيجة

1) تصرفات جينات معينة في وقت معين

2) العمل المتزامن لجميع الجينات

3) المعدة والتفجير

4) تطوير بعض الأجهزة

أ 10. ما هي مرحلة التطور الجنيني للفقاريات التي يمثلها عدد كبير من الخلايا غير المتخصصة؟

1) بلاستولا 3) عصبية مبكرة

2) المعدة 4) العصب المتأخر

الجزء ب

في 1. أي مما يلي يشير إلى التطور الجنيني؟

1) الإخصاب 4) تكوين الحيوانات المنوية

2) التذوق 5) التكسير

3) تكوين الخلايا العصبية 6) تكوين البويضات

في 2. حدد السمات المميزة لل blastula

1) جنين يتكون فيه وتر

2) جنين متعدد الخلايا مع تجويف في الجسم

3) جنين يتكون من 32 خلية

4) جنين ثلاثي الطبقات

5) جنين ذو طبقة واحدة مع تجويف في الجسم

6) جنين يتكون من طبقة واحدة من الخلايا

VZ. تطابق أعضاء الجنين متعدد الخلايا مع الطبقات الجرثومية التي تتكون منها هذه الأعضاء.

جزءمن

C1. أعط أمثلة على تطور ما بعد الجنين المباشر وغير المباشر على مثال الحشرات.

3.4. علم الوراثة ، مهامها. الوراثة والتنوع خصائص الكائنات الحية. المفاهيم الجينية الأساسية

الجينات الأليلية ، تحليل العبور ، التفاعل الجيني ، الجين ، النمط الجيني ، تغاير الزيجوت ، فرضية نقاء الأمشاج ، التماثل الزيجوت ، التهجين ثنائي الهجين ، قوانين G. القاعدة ، الانقسام ، النمط الظاهري ، الأساس الخلوي لقوانين مندل.

علم الوراثة- علم الوراثة وتنوع الكائنات الحية. ترتبط هاتان الخاصيتان ارتباطًا وثيقًا ببعضهما البعض ، على الرغم من أن لهما اتجاهات متعاكسة. تشمل الوراثة الحفاظ على المعلومات ، ويغير التباين هذه المعلومات. الوراثة- هذه خاصية الكائن الحي لتكرار علاماته وخصائص تطوره في عدد من الأجيال. التباين هو خاصية الكائنات الحية لتغيير خصائصها تحت تأثير البيئة الخارجية أو الداخلية ، وكذلك نتيجة لتوليفات وراثية جديدة تحدث أثناء التكاثر الجنسي. يكمن دور التباين في حقيقة أنه "يوفر" تركيبات وراثية جديدة تخضع لفعل الانتقاء الطبيعي ، والوراثة تحافظ على هذه التوليفات.

تشمل المفاهيم الجينية الرئيسية ما يلي:

الجين- جزء من جزيء DNA يشفر معلومات حول تسلسل الأحماض الأمينية في جزيء بروتين واحد.

أليل- زوج من الجينات مسؤول عن مظهر بديل (مختلف) لنفس الصفة. على سبيل المثال ، هناك جينان أليلات موجودان في نفس موقع (أماكن) الكروموسومات المتجانسة مسؤولان عن لون العين. واحد منهم فقط يمكن أن يكون مسؤولاً عن تطور العيون البنية ، والآخر هو المسؤول عن تطور العيون الزرقاء. في الحالة التي يكون فيها كلا الجينين مسؤولين عن نفس تطور سمة ، فإنهم يتحدثون عنها متماثلعلى هذا الأساس. إذا كانت الجينات الأليلية تحدد التطور المختلف لخاصية ما ، فإنهم يتحدثون عنها متغاير الزيجوتالجسم.

يمكن أن تكون الجينات الأليلية مهيمن التي تقمع الجين البديل ، و الصفة الوراثية النادرة ، قمع.

يسمى مجموع جينات الكائن الحي الطراز العرقىمن هذا الكائن الحي. يتم وصف النمط الجيني للكائن الحي بالكلمات - "متماثل اللواقح" أو "متغاير الزيجوت". ومع ذلك ، لا يتم التعبير عن كل الجينات. يُطلق على مجموع السمات الخارجية للكائن الحي اسم النمط الظاهري. العيون البنية ، الممتلئة ، الطويلة هي طريقة لوصف النمط الظاهري للكائن الحي. يتحدثون أيضًا عن النمط الظاهري السائد أو المتنحي.

علم الوراثة يدرس أنماط وراثة السمات. الطريقة الرئيسية لعلم الوراثة هي الطريقة الهجينة أو العبور. تم تطوير هذه الطريقة من قبل العالم النمساوي جريجور مندل في عام 1865.

أدى تطور علم الوراثة إلى تطوير العديد من المجالات العلمية ، وقبل كل شيء ، النظرية التطورية ، وتربية النبات والحيوان ، والطب ، والتكنولوجيا الحيوية ، وعلم الأدوية ، إلخ.

في مطلع القرنين العشرين والحادي والعشرين ، تم فك شفرة الجينوم البشري. اندهش العلماء لأن لدينا 35000 جين فقط ، وليس 100000 ، كما كان يعتقد سابقًا. تحتوي الدودة المستديرة على 19000 جين ، والخردل لديها 25000. الاختلافات بين البشر والشمبانزي هي 1٪ من الجينات ، والفأر 10٪. ورث الإنسان أيضًا جينات عمرها 3 مليارات سنة وجينات صغيرة نسبيًا.

ماذا تعطي قراءة الجينوم العلم؟ بادئ ذي بدء ، تسمح هذه المعرفة للبحوث الجينية المستهدفة بتحديد الجينات المرضية والضرورية والمفيدة. لا يترك العلماء الأمل في علاج الناس من أمراض مثل السرطان والإيدز والسكري وما إلى ذلك. كما أنهم لا يتركون الأمل في التغلب على الشيخوخة المتدهورة والموت المبكر والعديد من المشاكل الأخرى للبشرية.

3.5 أنماط الوراثة وأساسها الخلوي. معبر أحادي وثنائي الهجين. أنماط الميراث التي وضعها جي مندل. الوراثة المرتبطة بالصفات ، انتهاك للربط بين الجينات. قوانين T. Morgan. نظرية الكروموسومات في الوراثة. علم الوراثة الجنسية. وراثة الصفات المرتبطة بالجنس. التركيب الجيني كنظام متكامل. تنمية المعرفة حول التركيب الجيني. الجينوم البشري. تفاعل الجينات. حل المشاكل الوراثية. رسم مخططات التربية الخليطة. قوانين G. مندل وأسسها الخلوية

المصطلحات والمفاهيم المختبرة في ورقة الامتحان: الجينات الأليلية ، تحليل التهجين ، الجين ، التركيب الوراثي ، تغاير الزيجوت ، فرضية نقاء الأمشاج ، تماثل الزيجوت ، التهجين ثنائي الهجين ، قوانين مندل ، التهجين أحادي الهجين ، مورغانيد ، الوراثة ، الوراثة المستقلة ، الهيمنة غير الكاملة ، قاعدة التوحيد ، الانقسام ، النمط الظاهري ، نظرية الكروموسوم في الوراثة أسس قوانين مندل.

يرجع نجاح عمل جريجور مندل إلى حقيقة أنه اختار موضوع الدراسة بشكل صحيح واتبع المبادئ التي أصبحت أساسًا للطريقة الهجينة:

1. كان الهدف من الدراسة نباتات البازلاء من نفس النوع.

2. اختلفت النباتات التجريبية بوضوح في خصائصها - عالية - منخفضة ، مع بذور صفراء وخضراء ، وبذور ناعمة ومتجعدة.

3. الجيل الأول من النماذج الأصلية كان دائمًا هو نفسه. أنتج الآباء طويل القامة ذرية طويلة ، وأنتج الآباء القصيرون نباتات صغيرة. وهكذا ، فإن الأصناف الأصلية كانت تسمى "الخطوط النقية".

4. احتفظ G.Mendel بسرد كمي لأحفاد الجيل الثاني والأجيال اللاحقة ، الذين لوحظ انقسام الصفات.

تصف قوانين G.Mendel طبيعة وراثة السمات الفردية على مدى عدة أجيال.

قانون مندل الأول أو قاعدة التوحيد. تم اشتقاق القانون على أساس البيانات الإحصائية التي حصل عليها G.Mendel عند عبور أنواع مختلفة من البازلاء ، والتي كان لها اختلافات بديلة واضحة في الخصائص التالية:

- شكل البذور (دائري / غير دائري) ؛

- لون البذور (أصفر / أخضر) ؛

- معطف البذور (ناعم / متجعد) ، إلخ.

عند عبور النباتات بالبذور الصفراء والخضراء ، وجد مندل أن جميع أنواع الهجينة من الجيل الأول كانت ببذور صفراء. ووصف هذه السمة بأنها مهيمنة. كانت السمة التي تحدد اللون الأخضر للبذور تسمى متنحية (متراجعة ، مكبوتة).

نظرًا لأن عمل الاختبار يتطلب من الطلاب أن يكونوا قادرين على كتابة الملاحظات بشكل صحيح عند حل المشكلات الوراثية ، فسوف نعرض مثالاً على مثل هذا السجل.

1. بناءً على النتائج التي تم الحصول عليها وتحليلها ، صاغ مندل له القانون الأول. عند عبور الأفراد متماثلي اللواقح الذين يختلفون في زوج واحد أو أكثر من السمات البديلة ، فإن جميع الأنواع الهجينة من الجيل الأول ستكون موحدة في هذه الصفات ومماثلة للأب ذي السمة السائدة.

متي سيادة غير تامةفقط 25٪ من الأفراد متشابهين ظاهريًا مع والد له سمة سائدة و 25٪ من الأفراد سيكونون مشابهين لأبوين متنحيين من النمط الظاهري. ستكون نسبة 50 ٪ المتبقية من الزيجوت المتغايرة مختلفة مظهريًا عنها. على سبيل المثال ، من السناجب المزهرة بالأحمر والأزهار البيضاء في النسل ، 25٪ من الأفراد أحمر ، 25٪ أبيض ، و 50٪ وردي.

2. لتحديد تغاير الزيجوت لفرد ما لأليل معين ، أي يتم استخدام وجود جين متنحي في التركيب الوراثي تحليل الصليب. لهذا ، يتم تهجين الفرد ذو السمة المهيمنة (AA؟ أو Aa؟) مع فرد متماثل الزيجوت من أجل الأليل المتنحي. في حالة تغاير الزيجوت لفرد بسمة سائدة ، سيكون الانقسام في النسل 1: 1

AA؟ أأ> 100٪ أأ

آه؟ أأ> 50٪ أأ و 50٪ أأ

قانون مندل الثاني أو قانون التقسيم. عند عبور الهجينة غير المتجانسة من الجيل الأول مع بعضها البعض ، في الجيل الثاني ، يتم الكشف عن الانقسام وفقًا لهذه السمة. هذا التقسيم ذو طبيعة إحصائية طبيعية: 3: 1 من حيث النمط الظاهري و 1: 2: 1 من حيث التركيب الوراثي. في حالة عبور الأشكال بالبذور الصفراء والخضراء ، وفقًا لقانون مندل الثاني ، يتم الحصول على نتائج التهجين التالية.

تظهر البذور باللونين الأصفر والأخضر.

قانون مندل الثالث أو قانون الميراث المستقل في معبر ثنائي الهجين (متعدد الهجين). تم اشتقاق هذا القانون على أساس تحليل النتائج التي تم الحصول عليها من خلال تهجين الأفراد الذين يختلفون في زوجين من السمات البديلة. على سبيل المثال: نبات يعطي أصفر ، ناعمتخلط البذور مع نبات ينتج اللون الأخضر ، بذور مجعدة.

لمزيد من التدوين ، يتم استخدام شعرية Punnett:

في الجيل الثاني ، قد تظهر 4 أنماط ظاهرية بنسبة 9: 3: 3: 1 و 9 أنماط وراثية.

نتيجة للتحليل ، اتضح أن جينات أزواج الأليلات المختلفة والصفات المقابلة لها تنتقل بشكل مستقل عن بعضها البعض. هذا القانون صحيح:

- للكائنات ثنائية الصبغيات.

- للجينات الموجودة على كروموسومات متجانسة مختلفة ؛

- مع الاختلاف المستقل للكروموسومات المتجانسة في الانقسام الاختزالي وتوليفها العشوائي أثناء الإخصاب.

هذه الشروط هي الأساس الخلوي للعبور ثنائي الهجين.

نفس الأنماط تنطبق على الصلبان متعددة الهجين.

في تجارب مندل ، تم تحديد عدم استمرارية المادة الوراثية ، مما أدى لاحقًا إلى اكتشاف الجينات باعتبارها ناقلات المواد الأولية للمعلومات الوراثية.

وفقًا لفرضية نقاء الأمشاج ، فإن واحدًا فقط من الكروموسومات المتجانسة لزوج معين يكون دائمًا في القاعدة في الحيوانات المنوية أو البويضة. لهذا السبب ، أثناء الإخصاب ، يتم استعادة مجموعة الكروموسومات ثنائية الصبغيات للكائن الحي. انشق، مزقهو نتيجة توليفة عشوائية من الأمشاج التي تحمل أليلات مختلفة.

نظرًا لأن الأحداث عشوائية ، فإن النمط ذو طبيعة إحصائية ، أي يتم تحديده من خلال عدد كبير من الأحداث المحتملة بنفس القدر - اجتماعات الأمشاج التي تحمل جينات بديلة مختلفة (أو متطابقة).

أمثلة على المهام الجزء أ

أ 1. الأليل السائد هو

1) زوج من الجينات المتطابقة

2) واحد من اثنين من الجينات الأليلية

3) الجين الذي يقمع عمل جين آخر

4) الجين المكبوت

أ 2. يعتبر جزء من جزيء الحمض النووي جينًا إذا كان يشفر معلومات عنه

1) عدة علامات على الجسد

2) علامة واحدة للكائن الحي

3) عدة بروتينات

4) جزيء الحمض الريبي النووي النقال

A3. إذا لم تظهر السمة في الهجينة من الجيل الأول ، فسيتم استدعاؤها

1) بديل

2) المهيمن

3) ليست مهيمنة تماما

4) متنحية

A4. توجد الجينات الأليلية في

1) أقسام متطابقة من الكروموسومات المتجانسة

2) أجزاء مختلفة من الكروموسومات المتجانسة

3) مناطق متطابقة من الكروموسومات غير المتجانسة

4) أجزاء مختلفة من الكروموسومات غير المتجانسة

A5. أي إدخال يعكس كائنًا متباين الزيجوت:

1) AABB 2) AaBv 3) AaBvSs 4) aaBBss

أ 6. تحديد النمط الظاهري لقرع مع النمط الوراثي CC BB ، مع العلم أن اللون الأبيض يسيطر على الأصفر ، وتهيمن الفاكهة ذات الشكل القرصي على الكروية

1) أبيض كروي 3) قرصي أصفر

2) أصفر ، كروي 4) أبيض ، قرصي

أ 7. ما النسل الذي سينتج عن تهجين بقرة متماثلة اللواقح (غير قرنية) (يهيمن جين الثور المقرن B) مع ثور مقرن.

3) 50٪ BB و 50٪ BB

4) 75٪ BB و 25٪ BB

أ 8. في البشر ، يهيمن جين الآذان البارزة (أ) على الجين الخاص بالأذنين المفلطحة بشكل طبيعي ، ويهيمن جين الشعر غير الأحمر (ب) على جين الشعر الأحمر. ما هو النمط الجيني للأب متدلي الأذنين ، أحمر الشعر ، إذا كان متزوجًا من امرأة غير حمراء ذات أذنين مسطحتين بشكل طبيعي ، ولم يكن لديه سوى أطفال متدلي الأذنين وغير أحمر؟

1) عاب 2) عابب 3) عاب 4) عاب

أ 9. ما هو احتمال إنجاب طفل أزرق العينين (أ) ، أشقر الشعر (ج) من زواج أب أزرق العينين ، داكن الشعر (ب) وأم بني العينين (أ) ، أشقر الشعر؟ ، متغاير الزيجوت للسمات المهيمنة؟

1) 25% 2) 75% 3) 12,5% 4) 50%

أ 10. قانون مندل الثاني هو القانون الذي يصف العملية

1) ارتباط الجينات

2) التأثير المتبادل للجينات

3) ميزة التقسيم

4) التوزيع المستقل للأمشاج

أ 11. كم عدد أنواع الأمشاج التي يتكون منها كائن حي مع النمط الجيني AABvCs

1) واحد 2) اثنان 3) ثلاثة 4) أربعة

الجزء ج

C1. تحديد الأنماط الجينية المحتملة للوالدين وخمسة أطفال ، من بينهم أطفال ذوو أنوف رومانية ومستقيمة ، وشفتين ممتلئتين ورقيقتين ، إذا عُرف أن رجلاً أنف روماني وشفتين رفيعتين تزوج فتاة بأنف روماني وشفتين ممتلئتين. . أثبت إجابتك بكتابة حل المشكلة في شكل مخططين متقاطعين. كم عدد المخططات المتقاطعة التي يمكن تحليلها في حل هذه المشكلة؟

نظرية الكروموسومات في الوراثة.مؤسس نظرية الكروموسوم توماس جينت مورغان ، عالم الوراثة الأمريكي الحائز على جائزة نوبل. وجد مورغان وطلابه أن:

- كل جين له محدد المكان(مكان)؛

- تقع الجينات في الكروموسوم في تسلسل معين ؛

- ترتبط الجينات الأقرب لكروموسوم واحد ، وبالتالي فهي موروثة معًا بشكل أساسي ؛

- مجموعات الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم تشكل مجموعات ربط ؛

- عدد مجموعات الربط هو أحادي العددمجموعة من الكروموسومات في متجانسالأفراد و n + 1 غير متجانسةفرادى؛

- بين الكروموسومات المتجانسة ، يمكن أن يكون هناك تبادل للمناطق ( تقفز فوق. أو تجاوزت) ؛ نتيجة العبور ، تنشأ الأمشاج ، والتي تحتوي الكروموسومات على مجموعات جديدة من الجينات ؛

- يتناسب تواتر العبور بين الجينات غير الأليلية (في المائة) مع المسافة بينهما ؛

هي مجموعة الكروموسومات في خلايا من هذا النوع ( النمط النووي) هي سمة مميزة للأنواع ؛

- يعتمد تكرار العبور بين الكروموسومات المتجانسة على المسافة بين الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم. كلما زادت هذه المسافة ، زاد تردد التقاطع. يتم أخذ وحدة واحدة من المسافة بين الجينات على أنها 1 مورغانيد (1 ٪ من العبور) أو النسبة المئوية لحدوث أفراد كروس أوفر. بقيمة هذه القيمة 10 مورغانيدس ، يمكن القول أن تواتر عبور الكروموسوم في نقاط موقع هذه الجينات هو 10٪ وأن التوليفات الجينية الجديدة سيتم الكشف عنها في 10٪ من النسل.

لتحديد طبيعة موقع الجينات في الكروموسومات وتحديد وتيرة العبور بينها ، يتم بناء الخرائط الجينية. تعكس الخريطة ترتيب الجينات على الكروموسوم والمسافة بين الجينات على نفس الكروموسوم. تسمى هذه الاستنتاجات التي توصل إليها مورغان ومعاونيه بنظرية الكروموسوم في الوراثة. إن أهم نتائج هذه النظرية هي الأفكار الحديثة حول الجين كوحدة وظيفية للوراثة ، وقابليته للانقسام والقدرة على التفاعل مع الجينات الأخرى.

إن المهام التي توضح نظرية الكروموسوم معقدة للغاية ومرهقة في تدوينها ، لذلك ، في أوراق الامتحان لامتحان الدولة الموحد ، يتم إعطاء التخصيصات للميراث المرتبطة بالجنس.

علم الوراثة الجنسية. الميراث المرتبط بالجنس.تختلف مجموعات الكروموسومات من الجنسين في بنية الكروموسومات الجنسية. لا يحتوي كروموسوم الذكر Y على العديد من الأليلات الموجودة في الكروموسوم X. تسمى السمات التي تحددها جينات الكروموسومات الجنسية بأنها مرتبطة بالجنس. تعتمد طبيعة الوراثة على توزيع الكروموسومات في الانقسام الاختزالي. في الأجناس غير المتجانسة ، تظهر السمات المرتبطة بالكروموسوم X وعدم وجود أليل على كروموسوم Y حتى عندما يكون الجين الذي يحدد تطور هذه الصفات متنحيًا. في البشر ، ينتقل الكروموسوم Y من الأب إلى الأبناء ، والكروموسوم X إلى البنات. يتلقى الأطفال الكروموسوم الثاني من والدتهم. إنه دائمًا كروموسوم X. إذا كانت الأم تحمل جينًا متنحيًا مرضيًا على أحد الكروموسومات X (على سبيل المثال ، جين عمى الألوان أو الهيموفيليا) ، لكنها هي نفسها ليست مريضة ، فهي حامل. إذا تم نقل هذا الجين إلى الأبناء ، فقد يكونون مرضى بهذا المرض ، لأنه لا يوجد أليل على الكروموسوم Y الذي يقمع الجين المرضي. يتم تحديد جنس الكائن الحي في وقت الإخصاب ويعتمد على مجموعة الكروموسومات من الزيجوت الناتج. في الطيور ، تكون الإناث غير متجانسة بينما الذكور متجانسة.

مثال على الميراث المرتبط بالجنس.من المعروف أنه يوجد لدى البشر عدة سمات مرتبطة بالكروموسوم X. واحدة من هذه العلامات هي عدم وجود الغدد العرقية. هذه صفة متنحية ، إذا وصل الكروموسوم X ، الذي يحمل الجين الذي يحدده ، إلى الصبي ، فستظهر هذه السمة فيه بالتأكيد. إذا كنت قد قرأت رواية باتريك سسكيند الشهيرة The Perfume ، فستتذكر أنها كانت تدور حول طفل لا رائحة له.

تأمل في مثال الميراث المرتبط بالجنس. الأم لديها غدد عرقية ، لكنها حاملة للصفة المتنحية - Xp X ، والأب بصحة جيدة - XY. الأمشاج الأم - Xp ، X. أمشاج الأب - X ، Y.

من هذا الزواج ، يمكن أن يولد الأطفال بالأنماط الجينية والأنماط الظاهرية التالية:

التركيب الوراثي كنظام متكامل وراسخ تاريخيًا.تم اقتراح مصطلح النمط الجيني في عام 1909 من قبل عالم الوراثة الدنماركي فيلهلم جوهانسن. قدم أيضًا الشروط: الجين ، الأليل ، النمط الظاهري ، الخط ، الخط النقي ، السكان.

الطراز العرقى هي مجموع جينات الكائن الحي. وفقًا لأحدث البيانات ، يمتلك الإنسان حوالي 35 ألف جين.

لقد تطور النمط الجيني ، كنظام وظيفي واحد للجسم ، في عملية التطور. علامة على الطبيعة النظامية للنمط الجيني التفاعل الجيني .

يمكن أن تتفاعل الجينات الأليلية (بتعبير أدق ، منتجاتها - البروتينات) مع بعضها البعض:

– داخل الكروموسومات- مثال على ذلك هو الربط الكامل وغير الكامل للجينات ؛

– على زوج من الكروموسومات المتجانسة- الأمثلة هي الهيمنة الكاملة وغير الكاملة ، والتعبير المستقل عن الجينات الأليلية.

يمكن أيضًا أن تتفاعل الجينات غير الأليلية مع بعضها البعض. مثال على هذا التفاعل يمكن أن يكون ظهور الأورام عندما يتم عبور شكلين متطابقين ظاهريًا. على سبيل المثال ، يتم تحديد وراثة شكل المشط في الدجاج بواسطة جينين - R و P: R - مشط على شكل وردة ، P - مشط على شكل حبة البازلاء.

F1 RrPp - ظهور سلسلة من خشب الجوز في وجود اثنين من الجينات المهيمنة ؛

مع النمط الجيني ggrr ، تظهر سلسلة من التلال على شكل ورقة.

أمثلة على المهام الجزء أ

أ 1. كم عدد أزواج الكروموسومات المسؤولة عن وراثة الجنس في الكلاب إذا كانت مجموعتها ثنائية الصبغيات هي 78؟

3) ستة وثلاثون

4) ثمانية عشر

أ 2. تشير أنماط الوراثة المرتبطة إلى الجينات الموجودة في

1) كروموسومات مختلفة غير متجانسة

2) الكروموسومات المتجانسة

3) في كروموسوم واحد

4) الكروموسومات غير المتجانسة

A3. يتزوج رجل مصاب بعمى الألوان من امرأة ذات رؤية طبيعية تحمل الجين الخاص بعمى الألوان. طفل مع أي نوع وراثي لا يمكن أن يكون؟

1) X d X 2) XX 3) X d X d 4) XY

A4. ما هو عدد مجموعات الارتباط الجيني إذا كان معروفًا أن المجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات للكائن الحي هي 36؟

1) 72 2) 36 3) 18 4) 9

A5. معدل العبور بين الجينين K و C هو 12٪ ، وبين الجينين B و C 18٪ ، وبين الجينين K و B 24٪. ما هو الترتيب المحتمل للجينات على الكروموسوم إذا كان من المعروف أنها مرتبطة.

1) K-S-B 2) K-B-S 3) S-B-K 4) B-K-S

أ 6. ماذا سيكون الانقسام في النمط الظاهري في النسل الذي تم الحصول عليه من عبور خنازير غينيا السوداء (أ) المشعرة (ب) ، متغايرة الزيجوت لسمتين مرتبطتين على نفس الكروموسوم؟

1) 1: 1 2) 2: 1 3) 3: 1 4) 9: 3: 3: 1

أ 7. من عبور اثنين من الفئران الرمادية متغايرة الزيجوت لسمتين لونيتين ، تم الحصول على 16 فردًا. ماذا ستكون نسبة النسل إذا عُرف أن الجين C هو جين اللون الرئيسي وفي وجوده يظهر الأفراد الرمادي والأبيض والأسود ، والجين الثاني A يؤثر على توزيع الصباغ. في حضوره ، يظهر الأفراد الرماديون.

1) 9 رمادي ، 4 أسود ، 3 أبيض

2) 7 أسود ، 7 أسود ، 2 أبيض

3) 3 أسود ، 8 أبيض ، 5 رمادي

4) 9 رمادي ، 3 أسود ، 4 أبيض

أ 8. كان للزوجين ابن مصاب بالهيموفيليا. نشأ وقرر الزواج من امرأة سليمة لا تحمل جين الهيموفيليا. ما هي الأنماط الظاهرية المحتملة لأطفال المستقبل لهذا الزوجين المتزوجين ، إذا كان الجين مرتبطًا بالكروموسوم X؟

1) جميع الفتيات يتمتعن بصحة جيدة وليست حاملين له ، ولكن الأولاد المصابون بالهيموفيليا

2) جميع الأولاد يتمتعون بصحة جيدة ، والفتيات مصابات بالهيموفيليا

3) نصف الفتيات مريضات والأولاد أصحاء

4) جميع الفتيات حاملات ، والأولاد يتمتعون بصحة جيدة

جزءمن

C1. عمل توقع لظهور حفيد مصاب بعمى الألوان لرجل مصاب بعمى الألوان وامرأة سليمة لا تحمل جين عمى الألوان ، بشرط أن يتزوج جميع أبنائه من نساء يتمتعن بصحة جيدة ولا يحملن جين عمى الألوان. تتزوج البنات من رجال أصحاء. أثبت إجابتك بكتابة مخطط التقاطع.

3.6 تقلبات السمات في الكائنات الحية: تعديل ، طفرة ، توافقية. أنواع الطفرات وأسبابها. قيمة التباين في حياة الكائنات الحية وفي التطور. معدل التفاعل

المصطلحات والمفاهيم الرئيسية المختبرة في ورقة الامتحان: طريقة التوأم ، طريقة الأنساب ، الطفرات الجينية ، الطفرات الجينية ، التباين الوراثي ، قانون السلسلة المتماثلة للتغير الوراثي ، التباين التوليفي ، تغير التعديل ، الطفرات ، التباين غير الوراثي ، تعدد الصبغيات ، عامل Rh ، النسب ، متلازمة داون ، الطفرات الصبغية ، طريقة خلوية.

3.6.1. التقلبات وأنواعها وأهميتها البيولوجية

تقلب- هذه خاصية عامة للأنظمة الحية المرتبطة بالتغيرات في النمط الظاهري والنمط الجيني التي تحدث تحت تأثير البيئة الخارجية أو نتيجة للتغيرات في المادة الوراثية. يميز بين التباين غير الوراثي والوراثي.

تقلبية غير وراثية . غير وراثي ، أو مجموعة (محددة) ، أو تقلب التعديل- هذه تغيرات في النمط الظاهري تحت تأثير الظروف البيئية. تقلب التعديل لا يؤثر على النمط الجيني للأفراد. النمط الجيني ، مع بقائه دون تغيير ، يحدد الحدود التي يمكن أن يتغير النمط الظاهري ضمنها. هذه الحدود ، أي يتم استدعاء فرص المظهر الظاهري للسمة معدل التفاعل و وارث. يحدد معيار التفاعل الحدود التي يمكن من خلالها تغيير سمة معينة. العلامات المختلفة لها معدل تفاعل مختلف - واسع أو ضيق. لذلك ، على سبيل المثال ، لا تتغير علامات مثل فصيلة الدم ولون العين. يتغير شكل عين الثدييات بشكل طفيف ولها معدل رد فعل ضيق. يمكن أن يختلف إنتاج حليب الأبقار على نطاق واسع إلى حد ما اعتمادًا على ظروف السلالة. قد يكون للخصائص الكمية الأخرى أيضًا معدل تفاعل واسع - النمو ، حجم الورقة ، عدد الحبوب لكل قطعة خبز ، إلخ. كلما اتسع معدل التفاعل ، زادت فرص الفرد في التكيف مع الظروف البيئية. هذا هو السبب في وجود عدد أكبر من الأفراد الذين لديهم تعبير متوسط ​​عن سمة أكثر من الأفراد بتعبيراتها المتطرفة. يتضح هذا جيدًا من خلال مثال مثل عدد الأقزام والعمالقة في البشر. يوجد عدد قليل منهم ، بينما يوجد آلاف المرات من الأشخاص الذين يبلغ ارتفاعهم في حدود 160-180 سم.

تتأثر المظاهر المظهرية للسمة بالتفاعل التراكمي للجينات والظروف البيئية. لا يتم توريث تغييرات التعديل ، ولكن ليس بالضرورة أن يكون لها طابع جماعي ولا تظهر دائمًا في جميع الأفراد من النوع في ظل نفس الظروف البيئية. تضمن التعديلات أن الفرد يتكيف مع هذه الظروف.

تقلب وراثي (توافقي ، طفري ، غير محدد).

مزيج التباين يحدث أثناء العملية الجنسية نتيجة لتوليفات جديدة من الجينات التي تحدث أثناء الإخصاب ، والعبور ، والاقتران ، أي في العمليات المصحوبة بإعادة التركيب (إعادة التوزيع والتوليفات الجديدة) للجينات. نتيجة للتباين التوليفي ، تنشأ الكائنات الحية التي تختلف عن والديها في الأنماط الجينية والأنماط الظاهرية. يمكن لبعض التغييرات التوليفية أن تكون ضارة بالفرد. بالنسبة للأنواع ، تكون التغييرات التوليفية ، بشكل عام ، مفيدة ، لأن. يؤدي إلى تنوع النمط الجيني والمظاهر. هذا يساهم في بقاء الأنواع وتقدمها التطوري.

التباين الطفري المرتبطة بالتغيرات في تسلسل النيوكليوتيدات في جزيئات الحمض النووي ، وحذف وإدخال أجزاء كبيرة في جزيئات الحمض النووي ، والتغيرات في عدد جزيئات الحمض النووي (الكروموسومات). تسمى هذه التغييرات الطفرات. يتم توريث الطفرات.

تشمل الطفرات:

– وراثي- إحداث تغييرات في تسلسل نيوكليوتيدات الدنا في جين معين ، وبالتالي في الرنا المرسال والبروتين المشفر بواسطة هذا الجين. الطفرات الجينية هي السائدة والمتنحية على حد سواء. يمكن أن تؤدي إلى ظهور علامات تدعم أو تثبط النشاط الحيوي للكائن الحي ؛

– توليديتؤثر الطفرات على الخلايا الجرثومية وتنتقل أثناء التكاثر الجنسي ؛

– جسديلا تؤثر الطفرات على الخلايا الجرثومية ولا يتم توريثها في الحيوانات ، بينما في النباتات يتم توريثها أثناء التكاثر الخضري ؛

– الجينومترتبط الطفرات (تعدد الصبغيات وتعدد الصبغيات) بتغيير في عدد الكروموسومات في النمط النووي للخلية ؛

– الكروموسوماتترتبط الطفرات بإعادة ترتيب بنية الكروموسومات ، والتغيير في موضع أقسامها الناتج عن الانقطاعات ، وفقدان الأقسام الفردية ، وما إلى ذلك.

الطفرات الجينية الأكثر شيوعًا ، والتي ينتج عنها تغيير أو فقدان أو إدخال لنيوكليوتيدات الحمض النووي في الجين. تنقل الجينات الطافرة معلومات مختلفة إلى موقع تخليق البروتين ، وهذا بدوره يؤدي إلى تخليق بروتينات أخرى وظهور سمات جديدة. يمكن أن تحدث الطفرات تحت تأثير الإشعاع والأشعة فوق البنفسجية والعوامل الكيميائية المختلفة. ليست كل الطفرات فعالة. يتم تصحيح بعضها أثناء إصلاح الحمض النووي. ظاهريًا ، تظهر الطفرات إذا لم تؤد إلى موت الكائن الحي. معظم الطفرات الجينية متنحية. من الأهمية التطورية للطفرات التي تظهر ظاهريًا والتي زودت الأفراد إما بمزايا في النضال من أجل الوجود ، أو العكس ، مما تسبب في موتهم تحت ضغط الانتقاء الطبيعي.

تزيد عملية الطفرة من التنوع الجيني للسكان ، مما يخلق المتطلبات الأساسية للعملية التطورية.

يمكن زيادة وتيرة الطفرات بشكل مصطنع ، والتي تستخدم للأغراض العلمية والعملية.

أمثلة على المهام جزءلكن

أ 1. يُفهم تقلب التعديل على أنه

1) تقلب النمط الظاهري

2) التباين الوراثي

3) معدل التفاعل

4) أي تغييرات في الميزة

أ 2. حدد السمة بأوسع معدل رد فعل

1) شكل أجنحة السنونو

2) شكل منقار نسر

3) وقت تساقط الشعر

4) كمية الصوف في الشاة

A3. حدد العبارة الصحيحة

1) لا تؤثر العوامل البيئية على التركيب الجيني للفرد

2) ليس النمط الظاهري موروثًا ، ولكن القدرة على إظهاره

3) تغييرات التعديل موروثة دائمًا

4) تغييرات التعديل ضارة

A4. أعط مثالا على الطفرة الجينية

1) حدوث فقر الدم المنجلي

2) ظهور أشكال ثلاثية البطاطس

3) إنشاء سلالة من الكلاب اللامعة

4) ولادة نمر ألبينو

A5. مع تغيير تسلسل نيوكليوتيدات الحمض النووي في الجين ،

1) الطفرات الجينية

2) الطفرات الصبغية

3) الطفرات الجينية

4) إعادة الترتيب التوافقية

أ 6. يمكن أن تؤدي الزيادة الحادة في نسبة الزيجوت متغايرة الزيجوت في مجموعة الصراصير إلى:

1) زيادة عدد الطفرات الجينية

2) تكوين الأمشاج ثنائية الصبغيات في عدد من الأفراد

3) إعادة ترتيب الكروموسومات في بعض أفراد المجتمع

4) التغير في درجة الحرارة المحيطة

أ 7. ومن الأمثلة على ذلك شيخوخة الجلد المتسارعة لسكان الريف مقارنة بسكان الحضر

1) التباين الطفري

2) مزيج التباين

3) الطفرات الجينية تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية

4) تقلب التعديل

أ 8. يمكن أن يكون السبب الرئيسي لطفرة الكروموسومات

1) استبدال النوكليوتيدات في الجين

2) تغير في درجة الحرارة المحيطة

3) انتهاك عمليات الانتصافي

4) إدخال النيوكليوتيدات في الجين

الجزء ب

في 1. ما هي الأمثلة التي توضح التغير في التعديل

1) تان الإنسان

2) وحمة على الجلد

3) كثافة معطف أرنب من نفس الصنف

4) زيادة إنتاج اللبن في الأبقار

5) ستة أصابع في الإنسان

6) الهيموفيليا

في 2. حدد الأحداث المتعلقة بالطفرات

1) زيادة مضاعفة في عدد الكروموسومات

2) تغيير المعطف السفلي للأرنب في الشتاء

3) استبدال الأحماض الأمينية في جزيء البروتين

4) ظهور البينو في الأسرة

5) نمو نظام جذر الصبار

6) تكوين الأكياس في الأوليات

VZ. طابق السمة التي تميز التباين بنوعها

جزءمن

C1. ما هي طرق تحقيق زيادة مصطنعة في تواتر الطفرات ولماذا يتم ذلك؟

C2. البحث عن أخطاء في النص المحدد. أصلحهم. حدد عدد الجمل التي تم ارتكاب الأخطاء فيها. اشرح لهم.

1. تقلب التعديل يرافقه تغييرات النمط الجيني. 2. من أمثلة التعديل تفتيح الشعر بعد التعرض الطويل للشمس ، وزيادة إنتاج اللبن للأبقار مع تحسين التغذية. 3. ترد معلومات حول تغييرات التعديل في الجينات. 4. جميع تغييرات التعديل موروثة. 5. يتأثر مظهر تغييرات التعديل بالعوامل البيئية. 6. تتميز جميع علامات كائن حي بنفس معدل التفاعل ، أي حدود تباينها.

3.7 الآثار الضارة للمطفرات والكحول والمخدرات والنيكوتين على الجهاز الوراثي للخلية. حماية البيئة من التلوث بالمطفرات. تحديد مصادر المطفرات في البيئة (بشكل غير مباشر) وتقييم العواقب المحتملة لتأثيرها على جسد المرء. الأمراض البشرية الوراثية وأسبابها والوقاية منها

المصطلحات والمفاهيم الرئيسية المختبرة في ورقة الامتحان: الطريقة البيوكيميائية ، الطريقة المزدوجة ، الهيموفيليا ، الصبغيات غير المتجانسة ، عمى الألوان ، الطفرات ، الطفرات ، تعدد الصبغيات.

3.7.1. المطفرات ، الطفرات

المطفرة- هذه عوامل فيزيائية أو كيميائية ، يمكن أن يؤدي تأثيرها على الجسم إلى تغيير خصائصه الوراثية. تشمل هذه العوامل الأشعة السينية وأشعة جاما والنويدات المشعة وأكاسيد المعادن الثقيلة وأنواع معينة من الأسمدة الكيماوية. يمكن أن تحدث بعض الطفرات بسبب الفيروسات. يمكن أن تؤدي العوامل الشائعة في المجتمع الحديث مثل الكحول والنيكوتين والمخدرات إلى تغيرات جينية في الأجيال. يعتمد معدل وتواتر الطفرات على شدة تأثير هذه العوامل. تؤدي زيادة وتيرة الطفرات إلى زيادة عدد الأفراد المصابين بتشوهات وراثية خلقية. الطفرات التي تؤثر على الخلايا الجرثومية موروثة. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي الطفرات التي تحدث في الخلايا الجسدية إلى الإصابة بالسرطان. حاليًا ، يتم إجراء البحوث لتحديد المطفرات في البيئة ويتم تطوير تدابير فعالة لتحييدها. على الرغم من حقيقة أن تواتر الطفرات منخفض نسبيًا ، إلا أن تراكمها في مجموعة الجينات البشرية يمكن أن يؤدي إلى زيادة حادة في تركيز الجينات الطافرة ومظاهرها. هذا هو السبب في أنه من الضروري معرفة العوامل المسببة للطفرات واتخاذ التدابير على مستوى الدولة لمكافحتها.

علم الوراثة الطبية - الفصل علم الوراثة البشريةدراسة الأمراض الوراثية البشرية وأصلها وتشخيصها وعلاجها والوقاية منها. الوسيلة الرئيسية لجمع المعلومات عن المريض هي الاستشارة الطبية الوراثية. يتم إجراؤه فيما يتعلق بالأشخاص الذين لوحظت أمراض وراثية بين الأقارب. الهدف هو التنبؤ باحتمالية إنجاب أطفال مصابين بأمراض ، أو استبعاد حدوث الأمراض.

مراحل الاستشارة:

- تحديد حامل الأليل الممرض ؛

- حساب احتمال ولادة أطفال مرضى ؛

- توصيل نتائج الدراسة لأولياء الأمور والأقارب في المستقبل.

أمراض وراثية تنتقل إلى الأبناء:

- الجين المرتبط بالكروموسوم X - الهيموفيليا ، عمى الألوان ؛

- الجين المرتبط بالكروموسوم Y - فرط الشعر (نمو شعر الأذن) ؛

- الجينات الوراثية: بيلة الفينيل كيتون ، داء السكري ، كثرة الأصابع ، رقص هنتنغتون ، إلخ ؛

- الكروموسومات المرتبطة بطفرات الكروموسومات ، على سبيل المثال ، متلازمة بكاء القط ؛

- الجينوم - الصبغيات المتعددة وغير المتجانسة - تغيير في عدد الكروموسومات في النمط النووي للكائن الحي.

تعدد الصبغيات - زيادة مرتين أو أكثر في عدد مجموعة الكروموسومات أحادية العدد في الخلية. يحدث نتيجة عدم انفصال الكروموسومات في الانقسام الاختزالي ، ومضاعفة الكروموسومات دون انقسام خلوي لاحق ، واندماج نوى الخلايا الجسدية.

Heteroploidy (اختلال الصيغة الصبغية) - تغيير في عدد الكروموسومات المميزة لنوع معين نتيجة الاختلاف غير المتكافئ في الانقسام الاختزالي. يتجلى في ظهور كروموسوم إضافي ( التثلث الصبغيعلى الكروموسوم 21 يؤدي إلى مرض داون) أو عدم وجود كروموسوم متماثل في النمط النووي ( أحادي). على سبيل المثال ، يؤدي عدم وجود كروموسوم X ثانٍ عند النساء إلى متلازمة تيرنر ، والتي تتجلى في الاضطرابات الفسيولوجية والعقلية. في بعض الأحيان يكون هناك تعدد في الصبغي - ظهور عدة كروموسومات إضافية في مجموعة الكروموسومات.

طرق علم الوراثة البشرية. علم الأنساب - طريقة لتجميع الأنساب من مصادر مختلفة - القصص والصور الفوتوغرافية واللوحات. يتم توضيح علامات الأجداد وتحديد أنواع وراثة العلامات.

أنواع الميراث: أ) صفة جسمية سائدة ، ب) وراثة جسمية متنحية ، ج) وراثة مرتبطة بالجنس.

يتم استدعاء الشخص الذي وضعت له النسب بروبان.

توأم. طريقة لدراسة الأنماط الجينية على التوائم. التوائم متطابقة (أحادية الزيجوت ، متطابقة) وأخوية (ثنائية الزيجوت ، غير متطابقة).

خلوي. دراسة مجهرية للكروموسومات البشرية. يسمح لك بتحديد الطفرات الجينية والكروموسومية.

البيوكيميائية. استنادًا إلى التحليل الكيميائي الحيوي ، فإنه يسمح بتحديد الناقل غير المتجانسة للمرض ، على سبيل المثال ، يمكن تحديد حامل جين فينيل كيتونوريا من خلال زيادة التركيز فينيل ألانينفي الدم.

السكان الوراثي. يسمح لك بعمل خاصية وراثية للسكان ، لتقييم درجة تركيز الأليلات المختلفة وقياس تغاير الزيجوت. لتحليل أعداد كبيرة من السكان ، يتم تطبيق قانون هاردي واينبرغ.

أمثلة على المهام جزءمن

C1. رقص هنتنغتون هو مرض حاد يصيب الجهاز العصبي ، موروث كصفة جسمية (أ).

Phenylketonuria - مرض يسبب اضطرابات التمثيل الغذائي ، يتم تحديده بواسطة جين متنحي ، موروث وفقًا لنفس النوع. الأب متغاير الزيجوت بالنسبة لجين رقص هنتنغتون ولا يعاني من بيلة الفينيل كيتون. لا تعاني الأم من رقص هنتنغتون ولا تحمل الجينات التي تحدد تطور بيلة الفينيل كيتون. ما هي الطرز الجينية والأنماط الظاهرية المحتملة للأطفال من هذا الزواج؟

C2. امرأة ذات شخصية مشاكسة تزوجت من رجل ذو شخصية لطيفة. من هذا الزواج ولدت ابنتان وابن (إيلينا وليودميلا ونيكولاي). تبين أن إيلينا ونيكولاي شخصية سخيفة. تزوج نيكولاي من فتاة نينا ذات طابع لطيف. كان لديهم ولدان ، أحدهما (إيفان) كان مشاكسًا والآخر رجل لطيف (بيتر). حدد الطرز الجينية لجميع أفرادها في نسب هذه العائلة.

3.8 التربية ومهامها وأهميتها العملية. تعاليم ن. فافيلوف حول مراكز التنوع وأصل النباتات المزروعة. قانون المتسلسلة المتماثلة في التباين الوراثي. طرق تربية أنواع جديدة من النباتات وسلالات الحيوانات وسلالات الكائنات الحية الدقيقة. قيمة علم الوراثة للاختيار. الأساس البيولوجي لزراعة النباتات والحيوانات الأليفة

المصطلحات والمفاهيم الرئيسية المختبرة في ورقة الامتحان: التغاير ، التهجين ، قانون السلسلة المتجانسة للتنوع الوراثي ، الانتقاء الاصطناعي ، تعدد الصبغيات ، السلالة ، الانتقاء ، التنوع ، مراكز منشأ النباتات المزروعة ، الخط النقي ، التزاوج الداخلي.

3.8.1. علم الوراثة والاختيار

التكاثر هو علم ، فرع من النشاط العملي يهدف إلى خلق أنواع جديدة من النباتات ، وسلالات الحيوانات ، وسلالات من الكائنات الحية الدقيقة ذات الصفات الوراثية المستقرة التي تعود بالفائدة على الإنسان. الأساس النظري للاختيار هو علم الوراثة.

مهام الاختيار:

- التحسين النوعي للسمة ؛

- زيادة الغلة والإنتاجية ؛

- زيادة مقاومة الآفات والأمراض والظروف المناخية.

طرق الاختيار. الانتقاء الاصطناعي - الحفاظ على الكائنات الحية اللازمة للإنسان والقضاء عليها ، وإعدام الآخرين التي لا تلبي أهداف المربي.

يحدد المربي مهمة ، ويختار أزواج الوالدين ، ويختار الأبناء ، وينفذ سلسلة من التهجينات البعيدة وذات الصلة الوثيقة ، ثم يختار في كل جيل لاحق. يحدث الانتقاء الاصطناعي فردو جسيم.

تهجين - عملية الحصول على توليفات وراثية جديدة في النسل لتعزيز أو توليفة جديدة من الصفات الأبوية القيمة.

تهجين وثيق الصلة (زواج الأقارب) تستخدم لرسم خطوط نظيفة. العيب هو قمع قابلية البقاء.

تهجين بعيد يغير معدل التفاعل في اتجاه تقوية السمة ، ظهور القوة الهجينة (التغاير). العيب هو عدم قابلية التهجين الناتج.

التغلب على عقم الأنواع الهجينة. تعدد الصبغيات. ج. عالج Karpechenko في عام 1924 مزيجًا معقمًا من الملفوف والفجل بالكولشيسين. تسبب الكولشيسين في عدم انفصال كروموسومات الهجين أثناء تكوين الأمشاج. أدى اندماج الأمشاج ثنائية الصبغيات إلى إنتاج هجين متعدد الصبغيات من الملفوف والفجل (كابريدكي). يمكن توضيح تجربة G. Karpechenko من خلال المخطط التالي.

1. قبل عمل الكولشيسين

2. بعد عمل الكولشيسين والازدواج الصناعي للكروموسومات:

3.8.2. طرق العمل ميتشورين

قام I.V Michurin ، وهو مربي محلي ، بتربية حوالي 300 نوع من أشجار الفاكهة التي جمعت بين صفات الفاكهة الجنوبية وبساطة النباتات الشمالية.

طرق العمل الأساسية:

- التهجين البعيد للأصناف البعيدة جغرافيا ؛

- الاختيار الفردي الصارم ؛

- "تربية" الهجينة بسبب ظروف النمو القاسية ؛

- "إدارة الهيمنة" باستخدام طريقة التوجيه - تطعيم نبات هجين لنبات بالغ ينقل خصائصه إلى الصنف المربى.

التغلب على عدم العبور في التهجين البعيد:

- طريقة النهج الأولي - تم تطعيم قطع من نوع واحد (رماد الجبل) على تاج الكمثرى. بعد بضع سنوات ، تم تلقيح أزهار روان بواسطة حبوب لقاح الكمثرى. لذلك تم الحصول على مزيج من الرماد الجبلي والكمثرى.

- طريقة الوسيط - تهجين بخطوتين. تم تهجين اللوز مع خوخ ديفيد شبه المزروع ، ثم تم تهجين الهجين الناتج مع صنف. حصلت على "الخوخ الشمالي" ؛

- التلقيح بواسطة حبوب اللقاح المختلطة (الخاصة وشخص آخر). ومن الأمثلة على ذلك إنتاج نبات السيرابادوس cerapadus ، وهو مزيج من الكرز والكرز.

3.8.3. مراكز منشأ النباتات المزروعة

أكبر عالم روسي - عالم الوراثة ن. قدم فافيلوف مساهمة كبيرة في تربية النباتات. وجد أن جميع النباتات المزروعة التي تزرع اليوم في مناطق مختلفة من العالم لها مناطق جغرافية معينة

مراكز المنشأ. تقع هذه المراكز في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية ، أي حيث نشأت الزراعة المزروعة. ن. خص فافيلوف 8 مراكز من هذا القبيل ، أي 8 مجالات مستقلة لإدخال ثقافة النباتات المختلفة.

يمثل تنوع النباتات المزروعة في مراكز نشأتها ، كقاعدة عامة ، عددًا كبيرًا من الأصناف النباتية والعديد من المتغيرات الوراثية.

قانون المتسلسلة المتماثلة للوراثة المتغيرة.

1. تتميز الأنواع والأجناس القريبة من الناحية الجينية بسلسلة مماثلة من التباين الوراثي مع انتظام بحيث يمكن ، بمعرفة عدد الأشكال داخل نوع واحد ، توقع حدوث أشكال متوازية في الأنواع والأجناس الأخرى. كلما كانت الأنواع والأجناس الأقرب موجودة وراثيًا في النظام العام ، كلما كان التشابه في سلسلة تنوعها أكثر اكتمالًا.

2. تتميز فصائل كاملة من النباتات ، بشكل عام ، بدورة معينة من التباين ، تمر عبر جميع الأجناس والأنواع التي تتكون منها الأسرة.

تم تقديم هذا القانون من قبل ن. فافيلوف على أساس دراسة عدد كبير من الأنواع والأجناس ذات الصلة وراثيا. وكلما اقتربت العلاقة بين هذه المجموعات التصنيفية وداخلها ، زاد التشابه الجيني لديهم. بمقارنة الأنواع والأجناس المختلفة من الحبوب ، ن. وجد فافيلوف ومعاونوه أن جميع الحبوب لها خصائص متشابهة ، مثل تفرع الأذن وكثافتها ، وظهور القشور ، إلخ. مع العلم بهذا ، ن. اقترح فافيلوف أن مثل هذه المجموعات لها تنوع وراثي مشابه: "إذا كان بإمكانك العثور على شكل غير جيد من القمح ، يمكنك أيضًا العثور على شكل غير مؤكد من الجاودار". من خلال معرفة الطبيعة المحتملة للتغييرات في ممثلي نوع معين أو جنس أو عائلة ، يمكن للمربي البحث عن قصد وإنشاء أشكال جديدة وإما التخلص من الأفراد أو إنقاذهم بالتغييرات الجينية اللازمة.

أمثلة على المهامالجزء أ

أ 1. يعتمد تدجين الحيوانات والنباتات على

1) الاختيار الاصطناعي 3) التدجين

2) الانتقاء الطبيعي 4) الانتقاء المنهجي

أ 2. في مركز البحر الأبيض المتوسط ​​للنباتات المزروعة ،

1) أرز ، توت 3) بطاطس ، طماطم

2) الخبز والفول السوداني. 4) الملفوف والزيتون والسويد

A3. مثال على الاختلاف الجينومي

1) فقر الدم المنجلي

2) شكل متعدد الصيغة الصبغية من البطاطس

3) المهق

3) عمى الألوان

A4. الورود المتشابهة في المظهر والجينات والاصطناعية

ولدت من قبل مربي النموذج

1) سلالة 2) صنف 3) أنواع 4) صنف

A5. فوائد التغاير هي

1) ظهور خطوط نظيفة

2) التغلب على عدم التهجين

3) زيادة الإنتاجية

4) زيادة خصوبة الهجن

أ 6. نتيجة تعدد الصبغيات

1) تحدث الخصوبة في أنواع هجينة متعددة الأنواع

2) تختفي الخصوبة في الهجينة بين الأنواع

3) الحفاظ على خط نظيف

4) تم إعاقة بقاء الهجينة

أ 7. يستخدم زواج الأقارب في التربية

1) تعزيز الخصائص الهجينة

2) رسم خطوط نظيفة

3) زيادة خصوبة النسل

4) زيادة تغاير الزيجوت من الكائنات الحية

أ 8. سمح قانون السلسلة المتماثلة للتنوع الوراثي للمربين بمزيد من الموثوقية

1) عرض أشكال polyploid

2) التغلب على عدم عبور الأنواع المختلفة

3) زيادة عدد الطفرات العشوائية

4) توقع اكتساب الصفات المرغوبة في النباتات

أ 9. يزيد زواج الأقارب

1) تغاير الزيجوت السكاني

2) تواتر الطفرات السائدة

3) تماثل الزيجوت من السكان

4) تواتر الطفرات المتنحية

الجزء ب

في 1. إنشاء تطابق بين سمات طريقة الاختيار واسمها.

الجزء ج

C1. قارن النتائج من استخدام طرق الاختيار مثل زواج الأقارب ، تعدد الصبغيات. اشرح هذه النتائج.

3.9 التكنولوجيا الحيوية ، الخلية والهندسة الوراثية ، الاستنساخ. دور نظرية الخلية في تكوين وتطوير التكنولوجيا الحيوية. أهمية التكنولوجيا الحيوية في تنمية التربية والزراعة والصناعة الميكروبيولوجية والحفاظ على جينات الكوكب. الجوانب الأخلاقية لتطوير بعض الأبحاث في مجال التكنولوجيا الحيوية (استنساخ البشر ، تغييرات موجهة في الجينوم)

المصطلحات والمفاهيم الرئيسية المختبرة في ورقة الامتحان: التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية وهندسة الخلايا.

3.9.1. الهندسة الخلوية والوراثية. التكنولوجيا الحيوية

هندسة الخلايا هي اتجاه في العلم وممارسة التكاثر التي تدرس طرق تهجين الخلايا الجسدية التي تنتمي إلى أنواع مختلفة ، وإمكانية استنساخ الأنسجة أو الكائنات الحية بأكملها من الخلايا الفردية.

إحدى الطرق الشائعة لتربية النبات هي الطريقة الفردية - الحصول على نباتات أحادية الصيغة الصبغية كاملة من الحيوانات المنوية أو البويضات.

تم الحصول على خلايا هجينة تجمع بين خصائص الخلايا الليمفاوية في الدم والورم ، وتتكاثر بنشاط الخلايا. هذا يسمح لك بسرعة وبكميات مناسبة للحصول على الأجسام المضادة.

زراعة الأنسجة - تستخدم للحصول في المختبر على أنسجة نباتية أو حيوانية ، وأحيانًا كائنات كاملة. في إنتاج المحاصيل ، يتم استخدامه لتسريع إنتاج خطوط ثنائية الصبغيات نقية بعد معالجة الأشكال الأصلية بالكولشيسين.

الهندسة الوراثية- تغيير مصطنع هادف في النمط الجيني للكائنات الدقيقة من أجل الحصول على مزارع ذات خصائص محددة سلفًا.

الطريقة الرئيسية- عزل الجينات الضرورية واستنساخها وإدخالها في بيئة وراثية جديدة. تتضمن الطريقة خطوات العمل التالية:

- عزل الجين ، وتوليفه مع جزيء الحمض النووي للخلية ، والذي يمكنه إعادة إنتاج الجين المتبرع في خلية أخرى (تضمينه في البلازميد) ؛

- إدخال البلازميد في جينوم الخلية البكتيرية - المتلقي ؛

- اختيار الخلايا البكتيرية اللازمة للاستخدام العملي ؛

- لا يمتد البحث في مجال الهندسة الوراثية إلى الكائنات الحية الدقيقة فحسب ، بل يشمل أيضًا البشر. إنها ذات صلة بشكل خاص في علاج الأمراض المرتبطة بالاضطرابات في جهاز المناعة ، في نظام تخثر الدم ، في علم الأورام.

استنساخ . من وجهة نظر بيولوجية ، الاستنساخ هو التكاثر الخضري للنباتات والحيوانات ، التي يحمل نسلها معلومات وراثية مماثلة للأب. في الطبيعة ، يتم استنساخ النباتات والفطريات والبروتوزوا. الكائنات الحية التي تتكاثر نباتيا. في العقود الأخيرة ، تم استخدام هذا المصطلح عندما يتم زرع نوى كائن حي في بيضة كائن آخر. ومن الأمثلة على هذا الاستنساخ النعجة دوللي الشهيرة ، التي حصلت عليها إنجلترا عام 1997.

التكنولوجيا الحيوية- عملية استخدام الكائنات الحية والعمليات البيولوجية في إنتاج الأدوية والأسمدة ومنتجات وقاية النبات البيولوجية ؛ لمعالجة مياه الصرف البيولوجية ، للاستخراج البيولوجي للمعادن القيمة من مياه البحر ، إلخ.

إن إدراج الجين المسؤول عن تكوين الأنسولين لدى البشر في جينوم الإشريكية القولونية جعل من الممكن إنشاء الإنتاج الصناعي لهذا الهرمون.

نجحت الزراعة في تعديل وراثي لعشرات المحاصيل الغذائية والعلفية. في تربية الحيوانات ، أدى استخدام هرمون النمو المنتج بالتكنولوجيا الحيوية إلى زيادة إنتاجية الحليب ؛

باستخدام فيروس معدل وراثيا لخلق لقاح ضد الهربس في الخنازير. بمساعدة الجينات المركبة حديثًا التي تم إدخالها في البكتيريا ، يتم الحصول على عدد من أهم المواد الفعالة بيولوجيًا ، ولا سيما الهرمونات والإنترفيرون. شكل إنتاجهم فرعًا مهمًا من التكنولوجيا الحيوية.

مع تطور الهندسة الوراثية والخلوية ، هناك قلق متزايد في المجتمع حول إمكانية التلاعب بالمواد الوراثية. بعض المخاوف لها ما يبررها من الناحية النظرية. على سبيل المثال ، من المستحيل استبعاد زرع الجينات التي تزيد من مقاومة بعض البكتيريا للمضادات الحيوية ، وخلق أشكال جديدة من المنتجات الغذائية ، لكن هذه الأعمال تخضع لسيطرة الدول والمجتمع. على أي حال ، فإن خطر المرض وسوء التغذية والصدمات الأخرى أعلى بكثير من خطر الأبحاث الجينية.

آفاق الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية:

- خلق كائنات مفيدة للإنسان ؛

- الحصول على أدوية جديدة ؛

- تصحيح وتصحيح الأمراض الوراثية.

أمثلة على المهام الجزء أ

أ 1. يعمل إنتاج الأدوية والهرمونات والمواد البيولوجية الأخرى في مثل هذا الاتجاه

1) الهندسة الوراثية

2) إنتاج التكنولوجيا الحيوية

3) الصناعة الزراعية

4) علم الزراعة

أ 2. متى تكون زراعة الأنسجة هي الطريقة الأكثر فائدة؟

1) عند استلام هجين من التفاح والكمثرى

2) عند تربية سلالات نقية من البازلاء الناعمة

3) إذا لزم الأمر ، قم بزرع الجلد لشخص مصاب بالحرق

4) عند استلام الأشكال متعددة الصيغة الصبغية من الملفوف والفجل

A3. من أجل الحصول على الأنسولين البشري بشكل مصطنع بطرق الهندسة الوراثية على نطاق صناعي ، فمن الضروري

1) إدخال الجين المسؤول عن تخليق الأنسولين في البكتيريا التي ستبدأ في تصنيع الأنسولين البشري

2) حقن الأنسولين الجرثومي في جسم الإنسان

3) توليف الأنسولين بشكل مصطنع في مختبر الكيمياء الحيوية

4) زراعة خلية البنكرياس البشري المسؤولة عن تخليق الأنسولين.

جزءمن

C1. لماذا يخاف الكثير في المجتمع من المنتجات المعدلة وراثيا؟

النظام البيولوجي للكائن الحي

في علم الأحياء ، يعتبر الكائن الحي بمثابة وحدة موجودة بشكل مستقل في العالم ، ولا يمكن تشغيلها إلا من خلال التفاعل المستمر مع بيئتها الخارجية والتجديد الذاتي نتيجة لهذا التفاعل.

الوظيفة الرئيسية للجسم هي التمثيل الغذائي (التمثيل الغذائي) ، والذي يتم ضمانه من خلال عمليات تحدث بشكل متزامن ومستمر في جميع الأعضاء والأنسجة - الاستيعاب والتشتت.

يتم تقليل الاستيعاب (الابتنائية) إلى تكوين مواد تدخل الجسم من الخارج وتراكم مركبات كيميائية جديدة تدخل في تكوين أنسجة مختلفة (وزن الجسم) وخلق الطاقة الكامنة اللازمة لتنفيذ الحياة ، بما في ذلك حركات.

التشتت (الهدم) هو تكسير المواد الكيميائية في الجسم ، وتدمير عناصر الأنسجة القديمة أو الميتة أو التالفة في الجسم ، وكذلك إطلاق الطاقة من المواد المتراكمة في عملية الاستيعاب.

يرتبط التمثيل الغذائي بوظائف الجسم مثل النمو والتطور والتكاثر والتغذية والهضم والتنفس وإخراج النفايات والحركة وردود الفعل على التغيرات في البيئة الخارجية ، إلخ.

إن تأثير البيئة على الكائن الحي متعدد الجوانب ، وهو ليس فقط موردًا للمواد الحيوية ، ولكن أيضًا مصدرًا للتأثيرات المزعجة (المهيجات). تحفز التقلبات المستمرة في الظروف الخارجية ردود الفعل التكيفية المناسبة في الجسم ، والتي تمنع حدوث انحرافات محتملة في بيئته الداخلية (الدم ، اللمف ، سوائل الأنسجة) ومعظم الهياكل الخلوية.

في عملية التطور ، في تكوين علاقة الكائن الحي بالبيئة الخارجية ، طور الخاصية الأكثر أهمية للحفاظ على ثبات تكوين البيئة الداخلية - الاستتباب (من "homoyos" اليونانية - نفس الشيء ، "الركود" - الدولة). التعبير عن التوازن هو وجود عدد من الثوابت البيولوجية - مؤشرات كمية ثابتة تميز الحالة الطبيعية للجسم. وتشمل هذه درجة حرارة الجسم ، ومحتوى البروتينات ، والسكر ، وأيونات الصوديوم والبوتاسيوم في الدم وسوائل الأنسجة ، وما إلى ذلك. تحدد الثوابت الحدود الفسيولوجية للتوازن ، وبالتالي ، مع بقاء الجسم لفترة طويلة في ظروف تختلف بشكل كبير عن تلك الذي يتكيف معها ، يكون التوازن مضطربًا وقد تكون هناك تحولات غير متوافقة مع الحياة الطبيعية.

ومع ذلك ، فإن آليات التكيف في الجسم لا تقتصر على الحفاظ على حالة التماثل الساكن ، والحفاظ على ثبات الوظائف المنظمة. على سبيل المثال ، مع أنواع مختلفة من النشاط البدني ، يركز اتجاه التنظيم على توفير الظروف المثلى لعمل الجسم بسبب المتطلبات المتزايدة (زيادة معدل ضربات القلب ، وحركات الجهاز التنفسي ، وتفعيل عمليات التمثيل الغذائي ، وما إلى ذلك).

يعتبر العلم الحديث أن الجسم نظام بيولوجي ذاتي التنظيم حيث تكون فيه جميع الخلايا والأنسجة والأعضاء على علاقة وتفاعل وثيقين ، وتشكل وحدة واحدة ذات كفاءة وظيفية عالية. المزيد وشدد بافلوف على أن "الشخص ... نظام ينظم ذاتيًا إلى أعلى درجة ، ويدعم نفسه ، ويستعيد ، ويصحح ، بل ويحسن".

يتم توفير العلاقة بين الوظائف والعمليات من خلال آليتين تنظيميتين - الخلطية والعصبية ، والتي كانت سائدة في عملية التكيف البيولوجي في عالم الحيوان ، ثم تتحول تدريجياً إلى منظمين لوظائف الجسم.

يتم تنفيذ آلية الخلط (من اللاتينية "الفكاهة" - السائل) للتنظيم بسبب المواد الكيميائية الموجودة في السوائل المنتشرة في الجسم (الدم ، اللمف ، سوائل الأنسجة). أهمها الهرمونات(من "الهرمون" اليوناني - متحرك) ، والتي تفرزها الغدد الصماء. بمجرد وصولها إلى مجرى الدم ، تصل إلى جميع الأعضاء والأنسجة ، بغض النظر عما إذا كانت تشارك في تنظيم الوظائف أم لا. فقط النسبة الانتقائية للأنسجة إلى مادة معينة تحدد إدراج الهرمون في عملية التنظيم. تتحرك الهرمونات بسرعة تدفق الدم دون "المرسل إليه" المحدد. بين المنظمين الكيميائيين المختلفين ، وخاصة الهرمونات ، يتجلى بوضوح مبدأ التنظيم الذاتي. على سبيل المثال ، إذا أصبحت كمية الأنسولين (هرمون البنكرياس) في الدم مفرطة ، فإن هذا يعمل كمحفز لزيادة إنتاج الأدرينالين (هرمون النخاع الكظري). يضمن التوازن الديناميكي لمستوى تركيز هذه الهرمونات مستويات السكر في الدم المثلى.

يتم تنفيذ آلية التنظيم العصبي من خلال نبضات عصبية تنتقل عبر ألياف عصبية معينة إلى أعضاء أو أنسجة الجسم المحددة بدقة. يعد التنظيم العصبي أكثر كمالًا من الخلط ، لأنه ، أولاً ، يكون انتشار النبضات العصبية أسرع (من 0.5 إلى 120 م / ث) ، وثانيًا ، يتم استهدافها ، أي على طول المسارات العصبية ، تذهب النبضات إلى خلايا معينة أو مجموعات من الخلايا.

الآلية العصبية الرئيسية لتنظيم الوظائف هي الاستجابة الانعكاسية للأنسجة أو الأعضاء للتهيج القادم من البيئة الخارجية والداخلية. يتم تحقيقه على طول القوس الانعكاسي - المسار الذي يحدث على طوله الإثارة من المستقبلات إلى الأعضاء التنفيذية (العضلات والغدد) التي تستجيب للتهيج. هناك نوعان من ردود الفعل: غير مشروطة أو خلقية ومشروطة أو مكتسبة. يتكون التنظيم العصبي لوظائف الجسم من العلاقات الأكثر تعقيدًا بين هذين النوعين من ردود الفعل.

يرتبط التنظيم العصبي والخلطي للوظائف ارتباطًا وثيقًا ويشكل تنظيمًا عصبيًا واحدًا. على سبيل المثال ، جهاز إرسال الإثارة العصبية هو مكون خلطي (كيميائي) - وسيط ، ويتم تحفيز نشاط العديد من الغدد الصماء بواسطة النبضات العصبية. تتلخص نسبة الروابط العصبية والخلطية في آلية التحكم في وظائف الجسم إلى حقيقة أن غلبة المكون العصبي تحدث إذا كانت الوظيفة الخاضعة للرقابة أكثر ارتباطًا بالمحفزات البيئية ، ويزداد دور الآلية الخلطية كلما زادت هذه تضعف الروابط.

في عملية النشاط الحركي ، تنقبض العضلات ، ويغير القلب عمله ، وتفرز الغدد الهرمونات في الدم ، والتي بدورها لها تأثير مكثف أو ضعيف على نفس العضلات والقلب والأعضاء الأخرى. بعبارة أخرى ، يكون رد الفعل المنعكس مصحوبًا بتحولات خلطية ، ويصاحب التحول الخلطي تغيير في التنظيم الانعكاسي.

يوفر عمل الجهاز العصبي والتفاعل الكيميائي للخلايا والأعضاء أهم قدرة للجسم - التنظيم الذاتي للوظائف الفسيولوجية ، مما يؤدي إلى الصيانة التلقائية للظروف اللازمة لوجود الجسم. أي تحول في البيئة الخارجية أو الداخلية للكائن الحي يسبب نشاطه ، بهدف استعادة الثبات المضطرب لظروف نشاطه الحيوي ، أي استعادة التوازن. كلما كان الكائن الحي أكثر تطورًا ، كان التوازن أكثر كمالًا واستقرارًا.

يهدف جوهر التنظيم الذاتي إلى تحقيق نتيجة محددة في إدارة الأعضاء وعمليات عملها في الجسم بناءً على معلومات حول هذا الأمر ، والتي يتم تداولها في قنوات مباشرة وردود الفعل في دورة مغلقة ، على سبيل المثال ، التنظيم الحراري ، الألم ، وما إلى ذلك). يمكن إجراء وظيفة قنوات الاتصال عن طريق المستقبلات ، والخلايا العصبية ، والسوائل المنتشرة في الجسم ، وما إلى ذلك. ويتم التنظيم الذاتي وفقًا لأنماط معينة. هناك عدد من مبادئ التنظيم الذاتي. يعبر مبدأ عدم التوازن عن قدرة الكائن الحي على الحفاظ على توازنه على أساس الحفاظ على حالة ديناميكية غير متوازنة وغير متماثلة بالنسبة للبيئة. في الوقت نفسه ، فإن الكائن الحي كنظام بيولوجي لا يصد فقط التأثيرات غير المواتية ويسهل تأثير التأثيرات الإيجابية عليه ، ولكن في حالة عدم وجود كليهما ، يمكن أن يُظهر نشاطًا تلقائيًا ، مما يعكس القدر الهائل من النشاط لإنشاء الهياكل الأساسية. يشكل توحيد نتائج النشاط التلقائي في الهياكل الناشئة حديثًا أساس الظواهر التنموية. مبدأ حلقة التحكم المغلقة هو أنه في نظام حي ، يتم تحليل المعلومات حول رد الفعل على منبه وارد بطريقة معينة ، وإذا لزم الأمر ، يتم تصحيحها. يتم تداول المعلومات في حلقة مغلقة مع مباشرة وردود الفعل حتى يتم تحقيق النتيجة المرجوة. مثال على ذلك هو تنظيم وظيفة العضلات والهيكل العظمي. من الجهاز العصبي المركزي (CNS) تتلقى العضلات التحفيز من خلال قنوات الاتصال المباشرة ، وتستجيب لها العضلة بانقباض (أو توتر). تدخل المعلومات حول درجة تقلص العضلات من خلال قنوات التغذية الراجعة إلى الجهاز العصبي المركزي ، حيث تتم مقارنة النتيجة وتقييمها مقارنة بالنتيجة المناسبة. إذا لم تتطابق ، يتم إرسال دفعة تصحيحية جديدة من الجهاز العصبي المركزي إلى العضلة. سوف تنتشر المعلومات في حلقة مغلقة حتى تصل استجابة العضلات إلى المستوى المطلوب. مبدأ التنبؤ هو أن النظام البيولوجي ، كما كان ، يحدد سلوكه (ردود الفعل ، العمليات) في المستقبل بناءً على تقييم احتمالية تكرار التجربة السابقة. نتيجة لمثل هذا التنبؤ ، يتم تشكيل أساس التنظيم الوقائي فيه كتعديل للحدث المتوقع ، وهو الاجتماع الذي يحسن آليات النشاط التصحيحي. على سبيل المثال ، وظيفة الإشارة التنبؤية للانعكاس المشروط ؛ استخدام عناصر الإجراءات الحركية المشكلة مسبقًا في تطوير عناصر جديدة.

الموضوع 2. الأسس الاجتماعية - البيولوجية للثقافة الفيزيائية

مقدمة

1. الكائن كنظام بيولوجي.

2. التشريحية - السمات المورفولوجية للكائن الحي.

3. نظام الهيكل العظمي ووظائفه.

4. الجهاز العضلي ووظائفه.

5. أجهزة الهضم والإفراز.

6. أنظمة الجسم الفسيولوجية.

7. النشاط الحركي للإنسان وعلاقة النشاط البدني والعقلي.

8. وسائل التربية البدنية التي توفر مقاومة الأداء العقلي والجسدي.

9- المؤشرات الوظيفية لصلاحية الجسم عند الراحة وعند القيام بعمل شاق للغاية.

10. التمثيل الغذائي والطاقة.

11. أسئلة المراقبة.

مقدمة

الأسس الاجتماعية والبيولوجية للثقافة البدنية هي مبادئ التفاعل بين الأنماط الاجتماعية والبيولوجية في عملية إتقان قيم الثقافة الجسدية من قبل الشخص.

يطيع الإنسان القوانين البيولوجية المتأصلة في جميع الكائنات الحية. ومع ذلك ، فهو يختلف عن ممثلي عالم الحيوان ليس فقط في البنية ، ولكن أيضًا في التفكير المتقدم والفكر والكلام وخصائص الظروف الاجتماعية والمعيشية والعلاقات الاجتماعية. لقد أثر العمل وتأثير البيئة الاجتماعية في عملية التنمية البشرية على الخصائص البيولوجية لكائن الإنسان الحديث وبيئته. الكائن الحي عبارة عن نظام بيولوجي منفرد جيد التنظيم وذاتي التطوير ، يتم تحديد نشاطه الوظيفي من خلال تفاعل التفاعلات العقلية والحركية والخضرية للتأثيرات البيئية ، والتي يمكن أن تكون مفيدة وضارة بالصحة. السمة المميزة للشخص هو التأثير الواعي والنشط على الظروف الخارجية الطبيعية والاجتماعية التي تحدد حالة صحة الناس وأدائهم ومتوسط ​​العمر المتوقع والخصوبة (الإنجاب). بدون معرفة بنية جسم الإنسان ، وحول أنماط عمل الأعضاء والأنظمة الفردية في الجسم ، وحول ميزات تدفق العمليات المعقدة في حياته ، من المستحيل تنظيم عملية تكوين نمط حياة صحي و التدريب البدني للسكان ، بما في ذلك الطلاب الصغار. إنجازات العلوم الطبية الحيوية تكمن وراء المبادئ والأساليب التربوية للعملية التعليمية والتدريبية ، ونظرية ومنهجية التربية البدنية والتدريب الرياضي.

الكائن الحي كنظام بيولوجي

في علم الأحياء ، يعتبر الكائن الحي وحدة موجودة بشكل مستقل في العالم ، ولا يمكن تشغيلها إلا من خلال التفاعل المستمر مع بيئتها الخارجية.

يرث كل شخص مولودًا من والديه سمات وخصائص خلقية محددة وراثيًا تحدد إلى حد كبير التطور الفردي في عملية حياته اللاحقة. بمجرد أن يولد الطفل في وضع مستقل ، ينمو بسرعة ، وتزداد كتلة جسمه وطوله ومساحته. يستمر نمو الإنسان حتى سن 20 عامًا تقريبًا. علاوة على ذلك ، لوحظت أكبر كثافة للنمو عند الفتيات في الفترة من 10 إلى 13 عامًا ، وفي الأولاد من 12 إلى 16 عامًا. تحدث الزيادة في وزن الجسم بالتوازي تقريبًا مع زيادة طوله وتستقر عند سن 20-25.

وتجدر الإشارة إلى أنه على مدى 100-150 سنة الماضية في عدد من البلدان كان هناك تطور موضعي مبكر للجسم لدى الأطفال والمراهقين. هذه الظاهرة تسمى التسارع (التسريع اللاتيني).

كبار السن (61-74 سنة) والشيخوخة (75 سنة فأكثر) تتميز بعمليات إعادة الهيكلة الفسيولوجية: انخفاض في القدرات النشطة للجسم وأنظمته - المناعية ، العصبية ، الدورة الدموية ، إلخ. نمط حياة صحي ونشط النشاط الحركي في عملية الحياة يبطئ بشكل كبير من عملية الشيخوخة.

يعتمد النشاط الحيوي للكائن الحي على عملية الصيانة التلقائية للعوامل الحيوية عند المستوى المطلوب ، وأي انحراف عن ذلك يؤدي إلى التعبئة الفورية للآليات التي تعيد هذا المستوى.

3.2 تكاثر الكائنات الحية وأهميتها. طرق التكاثر وأوجه الشبه والاختلاف بين التكاثر الجنسي واللاجنسي. استخدام التكاثر الجنسي واللاجنسي في الممارسة البشرية. دور الانقسام الاختزالي والتخصيب في ضمان ثبات عدد الكروموسومات في الأجيال. استخدام التلقيح الصناعي في النباتات والحيوانات.

3.3 تطور الجنين وانتظامه المتأصل. تخصص الخلايا وتكوين الأنسجة والأعضاء. التطور الجنيني وما بعد الجنيني للكائنات الحية. دورات الحياة وتناوب الأجيال. أسباب تعطل نمو الكائنات الحية.

3.5 أنماط الوراثة وأساسها الخلوي. معبر أحادي وثنائي الهجين. أنماط الميراث التي وضعها جي مندل. الوراثة المرتبطة بالصفات ، انتهاك للربط بين الجينات. قوانين T. Morgan. نظرية الكروموسومات في الوراثة. علم الوراثة الجنسية. وراثة الصفات المرتبطة بالجنس. التركيب الجيني كنظام متكامل. تنمية المعرفة حول التركيب الجيني. الجينوم البشري. تفاعل الجينات. حل المشاكل الوراثية. رسم مخططات التربية الخليطة. قوانين G. مندل وأسسها الخلوية.

3.6 تقلبات السمات في الكائنات الحية: تعديل ، طفرة ، توافقية. أنواع الطفرات وأسبابها. قيمة التباين في حياة الكائنات الحية وفي التطور. معدل التفاعل.

3.6.1. التقلبات وأنواعها وأهميتها البيولوجية.

3.7 الآثار الضارة للمطفرات والكحول والمخدرات والنيكوتين على الجهاز الوراثي للخلية. حماية البيئة من التلوث بالمطفرات. تحديد مصادر المطفرات في البيئة (بشكل غير مباشر) وتقييم العواقب المحتملة لتأثيرها على جسد المرء. الأمراض البشرية الوراثية وأسبابها والوقاية منها.

3.7.1. المطفرات ، الطفرات.

3.8 التربية ومهامها وأهميتها العملية. تعاليم ن. فافيلوف حول مراكز التنوع وأصل النباتات المزروعة. قانون المتسلسلة المتماثلة في التباين الوراثي. طرق تربية أنواع جديدة من النباتات وسلالات الحيوانات وسلالات الكائنات الحية الدقيقة. قيمة علم الوراثة للاختيار. الأسس البيولوجية لزراعة النباتات المزروعة والحيوانات الأليفة.

3.8.1. علم الوراثة والاختيار.

3.8.2. طرق العمل ميتشورين.

3.8.3. مراكز منشأ النباتات المزروعة.

3.9 التكنولوجيا الحيوية ، الخلية والهندسة الوراثية ، الاستنساخ. دور نظرية الخلية في تكوين وتطوير التكنولوجيا الحيوية. أهمية التكنولوجيا الحيوية في تنمية التربية والزراعة والصناعة الميكروبيولوجية والحفاظ على جينات الكوكب. الجوانب الأخلاقية لتطوير بعض الأبحاث في مجال التكنولوجيا الحيوية (الاستنساخ البشري ، التغييرات الموجهة في الجينوم).

3.9.1. الهندسة الخلوية والوراثية. التكنولوجيا الحيوية.

تنوع الكائنات الحية: أحادية الخلية ومتعددة الخلايا ؛ ذاتية التغذية ، غيرية التغذية.

الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا

يجبرنا التنوع غير العادي للكائنات الحية على هذا الكوكب على إيجاد معايير مختلفة لتصنيفها. لذلك ، يتم تصنيفها على أنها أشكال حياة خلوية وغير خلوية ، لأن الخلايا هي الوحدة الهيكلية لجميع الكائنات الحية المعروفة تقريبًا - النباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا ، بينما الفيروسات هي أشكال غير خلوية.

اعتمادًا على عدد الخلايا التي يتكون منها الجسم ، ودرجة تفاعلها ، يتم تمييز الكائنات أحادية الخلية والمستعمرة ومتعددة الخلايا. على الرغم من حقيقة أن جميع الخلايا متشابهة شكليًا وقادرة على أداء الوظائف المعتادة للخلية (التمثيل الغذائي ، الحفاظ على التوازن ، التطور ، إلخ) ، تؤدي خلايا الكائنات أحادية الخلية وظائف كائن متكامل. يستلزم انقسام الخلايا في الكائنات أحادية الخلية زيادة في عدد الأفراد ، ولا توجد مراحل متعددة الخلايا في دورة حياتها. بشكل عام ، تمتلك الكائنات أحادية الخلية نفس مستويات التنظيم الخلوية والعضوية. الغالبية العظمى من البكتيريا وجزء من الحيوانات (البروتوزوا) والنباتات (بعض الطحالب) والفطريات أحادية الخلية. يقترح بعض علماء التصنيف حتى تمييز الكائنات أحادية الخلية في مملكة خاصة - المحتجين.

المستعمرةتسمى الكائنات الحية التي ، في عملية التكاثر اللاجنسي ، تظل الابنة مرتبطة بالكائن الحي الأم ، وتشكل ارتباطًا معقدًا إلى حد ما - مستعمرة. بالإضافة إلى مستعمرات الكائنات متعددة الخلايا ، مثل الاورام الحميدة المرجانية ، هناك أيضًا مستعمرات من الكائنات وحيدة الخلية ، ولا سيما طحالب الباندورينا واليودورينا. يبدو أن الكائنات المستعمرة كانت حلقة وسيطة في عملية ظهور الكائنات متعددة الخلايا.

الكائنات متعددة الخلايا، بلا شك ، لديهم مستوى أعلى من التنظيم من الخلية أحادية الخلية ، لأن أجسامهم تتكون من العديد من الخلايا. على عكس الخلايا الاستعمارية ، التي يمكن أن تحتوي أيضًا على أكثر من خلية واحدة ، في الكائنات متعددة الخلايا ، تتخصص الخلايا في أداء وظائف مختلفة ، وهو ما ينعكس أيضًا في بنيتها. ثمن هذا التخصص هو فقدان خلاياها لقدرتها على الوجود بشكل مستقل ، وغالبًا ما تتكاثر من نوعها. يؤدي انقسام الخلية الواحدة إلى نمو كائن حي متعدد الخلايا ، ولكن ليس إلى تكاثره. يتميز نشوء الكائنات متعددة الخلايا بعملية تفتيت البويضة المخصبة إلى العديد من خلايا قسيم أرومي ، والتي يتشكل منها لاحقًا كائن حي له أنسجة وأعضاء متمايزة. الكائنات متعددة الخلايا أكبر بشكل عام من الكائنات وحيدة الخلية. ساهمت الزيادة في حجم الجسم بالنسبة إلى سطحه في تعقيد وتحسين عمليات التمثيل الغذائي ، وتشكيل البيئة الداخلية ، وفي النهاية زودتهم بمقاومة أكبر للتأثيرات البيئية (الاستتباب). وبالتالي ، فإن الكائنات متعددة الخلايا لديها عدد من المزايا في التنظيم مقارنة بالكائنات أحادية الخلية وتمثل نقلة نوعية في العملية التطورية. قليل من البكتيريا متعددة الخلايا ، ومعظم النباتات والحيوانات والفطريات.

ذاتية التغذية وغيرية التغذية

وفقًا لطريقة التغذية ، يتم تقسيم جميع الكائنات الحية إلى ذاتية التغذية وغيرية التغذية. تستطيع Autotrophs تصنيع المواد العضوية بشكل مستقل من المواد غير العضوية ، بينما تستخدم الكائنات غير المتجانسة المواد العضوية الجاهزة حصريًا.

يمكن لبعض autotrophs استخدام الطاقة الضوئية لتخليق المركبات العضوية - تسمى هذه الكائنات بالتغذية الضوئية ، وهي قادرة على إجراء عملية التمثيل الضوئي. النباتات وبعض البكتيريا ذاتية التغذية. إنها قريبة من المواد الكيميائية الكيميائية ، التي تستخرج الطاقة عن طريق أكسدة المركبات غير العضوية في عملية التخليق الكيميائي - هذه هي بعض البكتيريا.

السابروتروفتسمى الكائنات غيرية التغذية التي تتغذى على المخلفات العضوية. إنها تلعب دورًا مهمًا في دورة المواد في الطبيعة ، لأنها تضمن اكتمال وجود المواد العضوية في الطبيعة ، وتحللها إلى مواد غير عضوية. وهكذا ، تشارك السابروتروف في عمليات تكوين التربة ، وتنقية المياه ، وما إلى ذلك. تنتمي العديد من الفطريات والبكتيريا ، وكذلك بعض النباتات والحيوانات ، إلى النباتات الرخامية.

الفيروسات هي أشكال حياة غير خلوية

توصيف الفيروسات

إلى جانب الشكل الخلوي للحياة ، هناك أيضًا أشكال غير خلوية - فيروسات وأشباه فيروسات وبريونات. الفيروسات (من اللاتينية فيرا - السم) هي أصغر الكائنات الحية التي لا تستطيع إظهار أي علامات للحياة خارج الخلايا. تم إثبات حقيقة وجودها في عام 1892 من قبل العالم الروسي دي إيفانوفسكي ، الذي أثبت أن مرض نباتات التبغ - ما يسمى بفسيفساء التبغ - ناتج عن عامل ممرض غير عادي يمر عبر المرشحات البكتيرية (الشكل 3.1) ، ومع ذلك ، فقط في عام 1917 عزل F d "Errel الفيروس الأول - عاثية البكتيريا. تمت دراسة الفيروسات بواسطة علم الفيروسات (من فيرا اللاتينية - السم والشعارات اليونانية - كلمة ، علم).

في الوقت الحاضر ، هناك حوالي 1000 فيروس معروف بالفعل ، يتم تصنيفهم وفقًا لأشياء الضرر والشكل والميزات الأخرى ، ولكن الأكثر شيوعًا هو التصنيف وفقًا للتركيب الكيميائي للفيروسات وبنيتها.

على عكس الكائنات الخلوية ، تتكون الفيروسات فقط من مواد عضوية - بشكل أساسي الأحماض النووية والبروتينات ، ولكن بعض الفيروسات تحتوي أيضًا على الدهون والكربوهيدرات.

تنقسم جميع الفيروسات بشروط إلى بسيطة ومعقدة. تتكون الفيروسات البسيطة من حمض نووي وقشرة بروتينية - قفيصة. القفيصة ليست متجانسة ، يتم تجميعها من وحدات البروتين الفرعية - القسيمات. في الفيروسات المعقدة ، يتم تغطية القفيصة بغشاء بروتين شحمي - كبسولة فائقة ، والتي تشمل أيضًا البروتينات السكرية وبروتينات الإنزيم غير الهيكلية. تمتلك الفيروسات البكتيرية التركيب الأكثر تعقيدًا - العاثيات (من البكتيريا اليونانية - العصا والفاغوس - الآكل) ، حيث يتم عزل الرأس والعملية ، أو "الذيل". يتكون رأس العاثية من قفيصة بروتينية وحمض نووي محاط بها. يتميز الذيل بغلاف بروتيني وقضيب مجوف بداخله. يوجد في الجزء السفلي من القضيب صفيحة خاصة بها مسامير وخيوط مسؤولة عن تفاعل العاثية مع سطح الخلية.

على عكس أشكال الحياة الخلوية ، التي تحتوي على كل من DNA و RNA ، تحتوي الفيروسات على نوع واحد فقط من الحمض النووي (إما DNA أو RNA) ، لذا فهي مقسمة إلى فيروسات DNA ، والجدري ، والهربس البسيط ، والفيروسات الغدية ، وبعض فيروسات التهاب الكبد ، والعاثيات) و الفيروسات المحتوية على الحمض النووي الريبي (فيروسات فسيفساء التبغ ، فيروس نقص المناعة البشرية ، التهاب الدماغ ، الحصبة ، الحصبة الألمانية ، داء الكلب ، الأنفلونزا ، فيروسات التهاب الكبد الأخرى ، العاثيات ، إلخ). في بعض الفيروسات ، يمكن تمثيل الحمض النووي بجزيء واحد تقطعت به السبل ، ويمكن أن يكون الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة.

نظرًا لأن الفيروسات خالية من عضيات الحركة ، تحدث العدوى عن طريق الاتصال المباشر للفيروس بالخلية. يحدث بشكل رئيسي عن طريق القطرات المحمولة جوا (الأنفلونزا) ، من خلال الجهاز الهضمي (التهاب الكبد) أو الدم (فيروس نقص المناعة البشرية) أو الناقل (فيروس التهاب الدماغ).

يمكن للفيروسات أن تدخل الخلية مباشرة عن طريق الصدفة ، مع امتصاص السوائل عن طريق كثرة الخلايا الصنوبرية ، ولكن في كثير من الأحيان يسبق اختراقها التلامس مع غشاء الخلية المضيفة ، ونتيجة لذلك يكون الحمض النووي للفيروس أو الجسيم الفيروسي بأكمله في السيتوبلازم . لا تخترق معظم الفيروسات أي خلية من خلايا الكائن الحي المضيف ، ولكن إلى خلية محددة بدقة ، على سبيل المثال ، تصيب فيروسات التهاب الكبد خلايا الكبد ، وتصيب فيروسات الإنفلونزا خلايا الغشاء المخاطي في الجهاز التنفسي العلوي ، لأنها قادرة على التفاعل ببروتينات مستقبلات محددة على سطح غشاء الخلية - المضيف ، والتي تكون غائبة في الخلايا الأخرى.

نظرًا لحقيقة أن خلايا النباتات والبكتيريا والفطريات لها جدران خلوية قوية ، طورت الفيروسات التي تصيب هذه الكائنات تكيفات مناسبة للاختراق. وهكذا ، بعد التفاعل مع سطح الخلية المضيفة ، "تخترق" العاثيات بقضيبها وتدخل الحمض النووي في سيتوبلازم الخلية المضيفة (الشكل 3.2). في الفطريات ، تحدث العدوى بشكل رئيسي عندما تتضرر جدران الخلايا ؛ في النباتات ، يكون كل من المسار المذكور أعلاه واختراق الفيروس من خلال plasmodesmata ممكنًا.

بعد اختراق الخلية ، يحدث "نزع ملابس" الفيروس ، أي فقدان القفيصة. تعتمد الأحداث الأخرى على طبيعة الحمض النووي للفيروس: تقوم الفيروسات المحتوية على الحمض النووي بإدخال الحمض النووي الخاص بها في جينوم الخلية المضيفة (العاثيات) ، وعلى الحمض النووي الريبي ، يتم تصنيع الحمض النووي أولاً ، والذي يتم دمجه بعد ذلك في جينوم الخلية المضيفة (العاثيات). الخلية المضيفة (HIV) ، أو يمكن أن يحدث تخليق البروتين مباشرة (فيروس الأنفلونزا). يعد تكاثر الحمض النووي للفيروس وتخليق البروتينات القفيصة باستخدام جهاز تخليق البروتين في الخلية من المكونات الأساسية للعدوى الفيروسية ، وبعد ذلك يحدث التجميع الذاتي للجسيمات الفيروسية وإطلاقها من الخلية. تغادر جزيئات الفيروس الخلية في بعض الحالات ، وتخرج منها تدريجيًا ، وفي حالات أخرى ، يحدث انفجار مكروي ، مصحوبًا بموت الخلية.

لا تمنع الفيروسات تخليق الجزيئات الكبيرة الخاصة بها في الخلية فحسب ، بل إنها قادرة أيضًا على التسبب في تلف الهياكل الخلوية ، خاصة أثناء خروج الكتلة من الخلية. يؤدي هذا ، على سبيل المثال ، إلى الموت الجماعي للمزارع الصناعية لبكتيريا حمض اللاكتيك في حالة حدوث تلف من قبل بعض العاثيات ، وضعف المناعة بسبب تدمير الخلايا الليمفاوية T4 لفيروس نقص المناعة البشرية ، والتي تعد واحدة من الروابط المركزية لدفاعات الجسم ، للعديد من حالات النزيف وموت الشخص نتيجة الإصابة بفيروس الإيبولا ، أو تنكس الخلايا وتشكيل ورم سرطاني ، إلخ.

على الرغم من حقيقة أن الفيروسات التي دخلت الخلية غالبًا ما تقمع بسرعة أنظمة إصلاحها وتسبب الموت ، هناك سيناريو آخر محتمل أيضًا - تنشيط دفاعات الجسم ، والذي يرتبط بتخليق البروتينات المضادة للفيروسات ، مثل الإنترفيرون والغلوبولينات المناعية. في هذه الحالة ، يتوقف تكاثر الفيروس ، ولا تتشكل جزيئات فيروسية جديدة ، وتتم إزالة بقايا الفيروس من الخلية.

تسبب الفيروسات أمراضًا عديدة للإنسان والحيوان والنبات. في النباتات ، هذه فسيفساء من التبغ والزنبق ، في البشر - الأنفلونزا ، والحصبة الألمانية ، والحصبة ، والإيدز ، وما إلى ذلك. من الناس. من العامة. ومع ذلك ، يمكن للعدوى أيضًا أن تزيد من مقاومة الجسم لمختلف مسببات الأمراض (المناعة) ، وبالتالي تساهم في تقدمها التطوري. بالإضافة إلى ذلك ، الفيروسات قادرة على "انتزاع" أجزاء من المعلومات الجينية للخلية المضيفة ونقلها إلى الضحية التالية ، وبالتالي توفير ما يسمى بنقل الجينات الأفقي ، وتشكيل الطفرات ، وفي النهاية ، توفير المواد اللازمة العملية التطورية.

في عصرنا ، تستخدم الفيروسات على نطاق واسع في دراسة بنية ووظائف الجهاز الجيني ، وكذلك مبادئ وآليات تنفيذ المعلومات الوراثية ، فهي تستخدم كأداة للهندسة الوراثية والتحكم البيولوجي في مسببات الأمراض. أمراض معينة من النباتات والفطريات والحيوانات والبشر.

مرض الإيدز وعدوى فيروس نقص المناعة البشرية

تم اكتشاف فيروس نقص المناعة البشرية (فيروس نقص المناعة البشرية) فقط في أوائل الثمانينيات ، لكن انتشار المرض الذي يسببه واستحالة العلاج في هذه المرحلة من تطور الطب يجعل من الضروري الاهتمام به بشكل متزايد. في عام 2008 ، مُنح F. Barre-Sinoussi و L. Montagnier جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لأبحاثهما حول فيروس نقص المناعة البشرية.

فيروس نقص المناعة البشرية هو فيروس معقد يحتوي على الحمض النووي الريبي (RNA) يصيب بشكل رئيسي الخلايا الليمفاوية T4 ، والتي تنسق عمل الجهاز المناعي بأكمله (الشكل 3.3). على الحمض النووي الريبي للفيروس ، باستخدام إنزيم بوليميراز الحمض النووي المعتمد على الحمض النووي الريبي (النسخ العكسي) ، يتم تصنيع الحمض النووي ، والذي يتم دمجه في جينوم الخلية المضيفة ، ويتحول إلى طليعة الفيروسات و "مخفي" لفترة غير محددة. بعد ذلك ، تبدأ قراءة المعلومات حول الحمض النووي الريبي الفيروسي والبروتينات من قسم الحمض النووي هذا ، والذي يتم تجميعه في جزيئات فيروسية وتركه في وقت واحد تقريبًا ، مما يؤدي إلى الموت. تصيب الجزيئات الفيروسية جميع الخلايا الجديدة وتؤدي إلى انخفاض المناعة.

عدوى فيروس العوز المناعي البشري لها عدة مراحل ، بينما لفترة طويلة يمكن أن يكون الشخص حاملاً للمرض ويصيب أشخاصًا آخرين ، ولكن بغض النظر عن المدة التي تستغرقها هذه الفترة ، لا تزال المرحلة الأخيرة تحدث ، والتي تسمى متلازمة نقص المناعة المكتسب ، أو الإيدز.

يتميز المرض بانخفاض ثم فقدان كامل لمناعة الجسم تجاه جميع مسببات الأمراض. علامات الإيدز هي الأضرار المزمنة التي تصيب الأغشية المخاطية في تجويف الفم والجلد بسبب مسببات الأمراض الفيروسية والفطرية (الهربس ، فطريات الخميرة ، إلخ) ، الالتهاب الرئوي الحاد والأمراض الأخرى المرتبطة بالإيدز.

ينتقل فيروس نقص المناعة البشرية عن طريق الاتصال الجنسي ، عن طريق الدم وسوائل الجسم الأخرى ، لكنه لا ينتقل عن طريق المصافحة والأدوات المنزلية. في البداية ، في بلدنا ، كانت الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية مرتبطة في كثير من الأحيان بالاتصال الجنسي العشوائي ، وخاصة المثليين ، وإدمان المخدرات بالحقن ، ونقل الدم الملوث ، ولكن الوباء الآن تجاوز الفئات المعرضة للخطر وينتشر بسرعة إلى فئات أخرى من المجتمع. عدد السكان.

تتمثل الوسائل الرئيسية لمنع انتشار عدوى فيروس نقص المناعة البشرية في استخدام الواقي الذكري والوضوح في العلاقات الجنسية ورفض تعاطي المخدرات.

اجراءات منع انتشار الامراض الفيروسية

الوسيلة الرئيسية للوقاية من الأمراض الفيروسية عند الإنسان هي ارتداء ضمادات من الشاش عند ملامسة أمراض الجهاز التنفسي المريضة ، وغسل اليدين والخضروات والفواكه ، والتخليل في موائل ناقلات الأمراض الفيروسية ، والتطعيم ضد التهاب الدماغ الذي ينقله القراد ، وتعقيم الأدوات الطبية في الطب. المؤسسات ، إلخ. لتجنب الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية ، يجب أيضًا أن يتخلى عن استخدام الكحول والمخدرات وأن يكون له شريك جنسي واحد وأن يستخدم معدات الحماية الشخصية أثناء الاتصال الجنسي ، إلخ.

فيرويدز

أشباه الفيروسات (من الفيروسات اللاتينية - السامة و eidos اليونانية - شكل ، الأنواع) هي أصغر مسببات الأمراض لأمراض النبات ، والتي تشمل فقط الحمض النووي الريبي منخفض الوزن الجزيئي.

من المحتمل أن حمضهم النووي لا يشفر البروتينات الخاصة بهم ، ولكنه يتكاثر فقط في خلايا النبات المضيف باستخدام أنظمة الإنزيم الخاصة به. في كثير من الأحيان ، يمكنها أيضًا قطع الحمض النووي للخلية المضيفة إلى عدة قطع ، وبالتالي تقضي على الخلية والنبات ككل حتى الموت. لذلك ، قبل بضع سنوات ، تسببت فيروسات في موت ملايين أشجار جوز الهند في الفلبين.

البريونات

البريونات هي عوامل معدية صغيرة ذات طبيعة بروتينية ، لها شكل خيط أو بلورة.

توجد بروتينات من نفس التركيب في خلية طبيعية ، لكن البريونات لها بنية خاصة من الدرجة الثالثة. عند دخول الجسم بالطعام ، تساعد البروتينات "الطبيعية" المقابلة على اكتساب التركيبة المميزة للبريونات نفسها ، مما يؤدي إلى تراكم البروتينات "غير الطبيعية" ونقص البروتينات الطبيعية. بطبيعة الحال ، يتسبب هذا في حدوث اضطرابات في وظائف الأنسجة والأعضاء ، وخاصة الجهاز العصبي المركزي ، وتطور الأمراض المستعصية حاليًا: "مرض جنون البقر" ، ومرض كروتزفيلد جاكوب ، ومرض كورو ، إلخ.

3.2 تكاثر الكائنات الحية وأهميتها. طرق التكاثر وأوجه الشبه والاختلاف بين التكاثر الجنسي واللاجنسي. استخدام التكاثر الجنسي واللاجنسي في الممارسة البشرية. دور الانقسام الاختزالي والتخصيب في ضمان ثبات عدد الكروموسومات في الأجيال. استخدام التلقيح الصناعي في النباتات والحيوانات.

تكاثر الكائنات الحية وأهميتها

إن قدرة الكائنات الحية على إنتاج نوعها هي إحدى الخصائص الأساسية للكائنات الحية. على الرغم من حقيقة أن الحياة ككل مستمرة ، إلا أن العمر الافتراضي لفرد واحد محدود ، وبالتالي ، فإن نقل المعلومات الوراثية من جيل إلى آخر أثناء التكاثر يضمن بقاء هذا النوع من الكائنات الحية على مدى فترات طويلة من الزمن. وهكذا ، فإن التكاثر يضمن استمرارية الحياة وتعاقبها.

الشرط الأساسي للتكاثر هو الحصول على عدد أكبر من الأبناء من الأفراد الأبوين ، حيث لن يتمكن جميع الأبناء من العيش في مرحلة التطور التي يمكنهم فيها أن ينتجوا ذرية ، حيث يمكن أن تدمرهم الحيوانات المفترسة ، ويموتون من الأمراض و الكوارث الطبيعية ، مثل الحرائق والفيضانات وما إلى ذلك.

طرق التكاثر وأوجه الشبه والاختلاف بين التكاثر الجنسي واللاجنسي

في الطبيعة ، هناك طريقتان رئيسيتان للتكاثر - اللاجنسي والجنس.

التكاثر اللاجنسي هو طريقة للتكاثر لا يحدث فيها تكوين أو اندماج خلايا جرثومية متخصصة - الأمشاج ، يشارك فيها كائن حي واحد فقط. يعتمد التكاثر اللاجنسي على انقسام الخلايا الانقسامية.

اعتمادًا على عدد خلايا جسم الأم التي تولد فردًا جديدًا ، ينقسم التكاثر اللاجنسي إلى لاجنسي ونباتي في الواقع. مع التكاثر اللاجنسي السليم ، يتطور الفرد الابنة من خلية واحدة من كائن الأم ، وبالتكاثر الخضري ، من مجموعة من الخلايا أو من عضو كامل.

في الطبيعة ، هناك أربعة أنواع رئيسية من التكاثر اللاجنسي السليم: الانشطار الثنائي ، والانشطار المتعدد ، والتكوُّن ، والتبرعم البسيط.

الانشطار الثنائي هو في الأساس تقسيم انقسامي بسيط لكائن أم وريدي الخلية ، حيث تنقسم النواة أولاً ، ثم السيتوبلازم. إنها مميزة للعديد من ممثلي الممالك النباتية والحيوانية ، على سبيل المثال ، Proteus amoeba و ciliates-shoes.

يسبق الانقسام المتعدد ، أو الفصام ، انقسام متكرر للنواة ، وبعد ذلك يتم تقسيم السيتوبلازم إلى العدد المناسب من الأجزاء. تم العثور على هذا النوع من التكاثر اللاجنسي في الحيوانات وحيدة الخلية - sporozoans ، على سبيل المثال ، في الملاريا البلازموديوم.

في العديد من النباتات والفطريات ، في دورة الحياة ، يحدث تكوين الأبواغ - تكوينات متخصصة وحيدة الخلية تحتوي على إمدادات من العناصر الغذائية ومغطاة بقشرة واقية كثيفة. تنتشر الأبواغ بفعل الرياح والمياه ، وتنبت في ظل الظروف المواتية ، مما يؤدي إلى ظهور كائن حي جديد متعدد الخلايا.

من الأمثلة المميزة للتبرعم كنوع من التكاثر اللاجنسي الصحيح براعم الخميرة ، حيث يظهر نتوء صغير على سطح الخلية الأم بعد الانقسام النووي ، حيث تتحرك إحدى النوى ، وبعد ذلك يتم وضع خلية صغيرة جديدة . وبالتالي ، يتم الحفاظ على قدرة الخلية الأم على مزيد من الانقسام ، ويزداد عدد الأفراد بسرعة.

يمكن إجراء التكاثر الخضري في شكل تبرعم ، أو تجزئة ، أو تعدد الأجنة ، وما إلى ذلك. عند التبرعم ، تشكل الهيدرا نتوءًا في جدار الجسم ، والذي يزداد حجمه تدريجيًا ، وفي النهاية الأمامية يتم فتح فتحة الفم ، ومحاطًا بواسطة مخالب. وينتهي بتكوين هيدرا صغيرة تنفصل بعد ذلك عن كائن الأم. البراعم هي أيضًا سمة مميزة لعدد من الاورام الحميدة والشعاب المرجانية.

يصاحب التفتت انقسام الجسم إلى جزأين أو أكثر ، ويتطور من كل منهما أفراد كاملون (قنديل البحر ، وشقائق النعمان البحرية ، والحلقيات المسطحة والحلقية ، وشوكيات الجلد).

في تعدد الأجنة ، يتشكل الجنين نتيجة الإخصاب ، وينقسم إلى عدة أجنة. تحدث هذه الظاهرة بانتظام في المدرع ، ولكن يمكن أن تحدث أيضًا في حالة التوائم المتطابقة.

يتم تطوير القدرة على التكاثر الخضري بشكل كبير في النباتات التي يمكن أن تؤدي فيها الدرنات ، والمصابيح ، والجذور ، ومصاصات الجذور ، والشوارب ، وحتى براعم الحضنة إلى ظهور كائن حي جديد.

يتطلب التكاثر اللاجنسي والدًا واحدًا فقط ، مما يوفر الوقت والطاقة اللازمتين للعثور على شريك جنسي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن ينشأ أفراد جدد من كل جزء من كائن الأم ، مما يوفر أيضًا المادة والطاقة التي يتم إنفاقها على التكاثر. معدل التكاثر اللاجنسي مرتفع أيضًا ، على سبيل المثال ، يمكن للبكتيريا أن تنقسم كل 20-30 دقيقة ، مما يزيد من أعدادها بسرعة كبيرة. باستخدام طريقة التكاثر هذه ، يتم تكوين أحفاد متطابقة وراثيًا - استنساخ ، والتي يمكن اعتبارها ميزة ، بشرط أن تظل الظروف البيئية ثابتة.

ومع ذلك ، نظرًا لحقيقة أن الطفرات العشوائية هي المصدر الوحيد للتنوع الجيني ، فإن الغياب شبه الكامل للتنوع بين الأحفاد يقلل من قدرتها على التكيف مع الظروف البيئية الجديدة أثناء الاستقرار ، ونتيجة لذلك ، يموتون بأعداد أكبر بكثير مما يحدث أثناء ممارسة الجنس. التكاثر.

التكاثر الجنسي- طريقة تكاثر يتم فيها تكوين واندماج الخلايا الجرثومية ، أو الأمشاج ، في خلية واحدة - زيجوت ، ينشأ منها كائن حي جديد.

إذا تم دمج الخلايا الجسدية مع مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات أثناء التكاثر الجنسي (في البشر 2 ن = 46) ، فإن خلايا الكائن الحي الجديد في الجيل الثاني ستحتوي بالفعل على مجموعة رباعية الصبغيات (في البشر 4 ن = 92) ، في الثالث - ثماني الصيغة الصبغية ، إلخ.

ومع ذلك ، فإن أبعاد الخلية حقيقية النواة ليست غير محدودة ، فيجب أن تتقلب في حدود 10-100 ميكرون ، نظرًا لأنه مع أحجام الخلايا الأصغر ، لن تحتوي على مجموعة كاملة من المواد والهياكل اللازمة لنشاطها الحيوي ، ومع الأحجام الكبيرة ، يكون الزي الموحد إمداد الخلية بالأكسجين وثاني أكسيد الكربون والماء والمواد الضرورية الأخرى. وفقًا لذلك ، لا يمكن أن يتجاوز حجم النواة التي توجد بها الكروموسومات 1 / 5-1 / 10 من حجم الخلية ، وإذا تم انتهاك هذه الشروط ، فلن تكون الخلية قادرة على الوجود. وبالتالي ، من أجل التكاثر الجنسي ، من الضروري إجراء انخفاض أولي في عدد الكروموسومات ، والتي سيتم استعادتها أثناء الإخصاب ، والتي يتم ضمانها من خلال عملية انقسام الخلايا الانتصافية.

يجب أيضًا أن يكون الانخفاض في عدد الكروموسومات مرتبًا ومكافئًا بشكل صارم ، لأنه إذا كان الكائن الجديد لا يحتوي على أزواج كاملة من الكروموسومات مع العدد الطبيعي الإجمالي ، فلن يكون ذلك قابلاً للتطبيق ، أو سيصاحب ذلك تطور امراض خطيرة.

وبالتالي ، فإن الانقسام الاختزالي يوفر انخفاضًا في عدد الكروموسومات ، والتي يتم استعادتها أثناء الإخصاب ، مما يحافظ على ثبات النمط النووي ككل.

الأشكال الخاصة للتكاثر الجنسي هي التوالد العذري والاقتران. في عملية التوالد العذري ، أو التطور البكر ، يتطور كائن حي جديد من بيضة غير مخصبة ، كما هو الحال ، على سبيل المثال ، في daphnia ونحل العسل وبعض السحالي الصخرية. في بعض الأحيان يتم تحفيز هذه العملية عن طريق إدخال الحيوانات المنوية من كائنات من أنواع أخرى.

في عملية الاقتران ، وهو أمر نموذجي ، على سبيل المثال ، بالنسبة للشركات العملاقة ، يتبادل الأفراد أجزاء من المعلومات الوراثية ، ثم يتكاثرون لاجنسيًا. بالمعنى الدقيق للكلمة ، فإن الاقتران عملية جنسية ، وليس مثالًا على التكاثر الجنسي.

يتطلب وجود التكاثر الجنسي إنتاج نوعين على الأقل من الخلايا الجرثومية: الذكور والإناث. تسمى الكائنات الحية التي يتم فيها إنتاج الخلايا الجنسية الذكرية والأنثوية من قبل أفراد مختلفين ثنائي المسكنبينما تلك القادرة على إنتاج كلا النوعين من الأمشاج - خنثى.الخنوثة هي سمة من سمات العديد من بطنيات الأقدام المسطحة والحلقية.

تسمى النباتات التي توجد فيها أزهار من الذكور والإناث أو أعضاء تناسلية أخرى بأسماء مختلفة على أفراد مختلفين ثنائي المسكنوكلا النوعين من الزهور في نفس الوقت - أحادي.

يضمن التكاثر الجنسي ظهور التنوع الجيني للنسل ، والذي يعتمد على الانقسام الاختزالي وإعادة تركيب جينات الوالدين أثناء الإخصاب. تضمن مجموعات الجينات الأكثر نجاحًا أفضل تكيف للأحفاد مع البيئة ، وبقائهم على قيد الحياة واحتمال أكبر لنقل معلوماتهم الوراثية إلى الأجيال القادمة. تؤدي هذه العملية إلى تغيير في خصائص وخصائص الكائنات الحية ، وفي النهاية ، إلى تكوين أنواع جديدة في عملية الانتقاء الطبيعي التطوري.

في الوقت نفسه ، يتم استخدام المادة والطاقة بشكل غير فعال أثناء التكاثر الجنسي ، حيث تُجبر الكائنات الحية غالبًا على إنتاج ملايين الأمشاج ، ولكن يتم استخدام القليل منها فقط أثناء الإخصاب. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري إنفاق الطاقة على توفير شروط أخرى. على سبيل المثال ، تشكل النباتات أزهارًا وتنتج الرحيق لجذب الحيوانات التي تحمل حبوب اللقاح إلى الأجزاء الأنثوية من الأزهار الأخرى ، وتقضي الحيوانات الكثير من الوقت والطاقة في البحث عن رفقاء ومغازلة. ثم يجب إنفاق الكثير من الطاقة على رعاية الأبناء ، لأنه أثناء التكاثر الجنسي ، غالبًا ما يكون النسل صغيرًا جدًا في البداية لدرجة أن العديد منهم يموتون من الحيوانات المفترسة أو الجوع أو ببساطة بسبب الظروف غير المواتية. لذلك ، أثناء التكاثر اللاجنسي ، تكون تكاليف الطاقة أقل بكثير. ومع ذلك ، فإن التكاثر الجنسي لديه على الأقل ميزة واحدة لا تقدر بثمن - التباين الجيني للنسل.

يستخدم التكاثر اللاجنسي والجنسي على نطاق واسع من قبل البشر في الزراعة وتربية حيوانات الزينة وزراعة النباتات وغيرها من المجالات لتربية أنواع جديدة من النباتات وسلالات الحيوانات ، والحفاظ على السمات ذات القيمة الاقتصادية ، وكذلك زيادة عدد الأفراد بسرعة.

مع التكاثر اللاجنسي للنباتات ، جنبًا إلى جنب مع الأساليب التقليدية - العقل والتطعيم والتكاثر عن طريق الطبقات ، تحتل الطرق الحديثة المرتبطة باستخدام زراعة الأنسجة تدريجياً مكانة رائدة. في هذه الحالة ، يتم الحصول على نباتات جديدة من أجزاء صغيرة من النبات الأم (خلايا أو قطع من الأنسجة) تنمو على وسط غذائي يحتوي على جميع العناصر الغذائية والهرمونات اللازمة للنبات. تتيح هذه الطرق ليس فقط التكاثر السريع للأصناف النباتية ذات السمات القيمة ، مثل البطاطس المقاومة لفائف الأوراق ، ولكن أيضًا للحصول على الكائنات الحية غير المصابة بالفيروسات ومسببات الأمراض النباتية الأخرى. تقوم زراعة الأنسجة أيضًا على إنتاج ما يسمى بالكائنات المعدلة وراثيًا أو الكائنات المعدلة وراثيًا ، بالإضافة إلى تهجين الخلايا النباتية الجسدية التي لا يمكن عبورها بأي طريقة أخرى.

يتيح عبور النباتات من مختلف الأنواع الحصول على كائنات حية ذات مجموعات جديدة من السمات ذات القيمة الاقتصادية. لهذا ، يتم استخدام التلقيح بواسطة حبوب اللقاح من النباتات من نفس النوع أو من نوع آخر وحتى الجنس. هذه الظاهرة تسمى تهجين بعيد.

نظرًا لأن الحيوانات العليا تفتقر إلى القدرة على التكاثر اللاجنسي بشكل طبيعي ، فإن طريقة التكاثر الرئيسية لديها هي الجنس. لهذا الغرض ، يتم استخدام تهجين الأفراد من نفس النوع (السلالة) والتهجين متعدد الأنواع ، مما ينتج عنه أنواع هجينة معروفة مثل البغل والبغل ، اعتمادًا على الأفراد الذين تم أخذ الأنواع كأمهات - حمار و حصان. ومع ذلك ، غالبًا ما تكون الهجينة متعددة الأنواع عقيمة ، أي غير قادرة على إنجاب ذرية ، لذلك في كل مرة يجب تربيتها من جديد.

لتكاثر حيوانات المزرعة ، يتم أيضًا استخدام التوالد العذري الاصطناعي. تسبب عالم الوراثة الروسي البارز B. L. Astaurov ، عن طريق رفع درجة الحرارة ، في زيادة إنتاج إناث دودة القز ، التي تنسج الشرانق من خيوط أرق وأكثر قيمة من الذكور.

يمكن اعتبار الاستنساخ أيضًا تكاثرًا لاجنسيًا ، لأنه يستخدم نواة خلية جسدية يتم إدخالها في البويضة المخصبة ذات النواة المقتولة. يجب أن يكون الكائن الحي النامي نسخة أو استنساخًا لكائن موجود بالفعل.

التسميد في النباتات المزهرة والفقاريات

التخصيب- هذه هي عملية اندماج الخلايا الجرثومية الذكرية والأنثوية لتكوين زيجوت.

في عملية الإخصاب ، يحدث أولاً التعرف على الأمشاج الذكرية والأنثوية والاتصال الجسدي بها ، ثم اندماج السيتوبلازم ، وفقط في المرحلة الأخيرة يتم دمج المادة الوراثية. يسمح لك الإخصاب باستعادة مجموعة الكروموسومات ثنائية الصبغيات ، والتي يتم تقليلها في عملية تكوين الخلايا الجرثومية.

في أغلب الأحيان في الطبيعة ، يحدث الإخصاب بواسطة الخلايا التناسلية الذكرية لكائن حي آخر ، ومع ذلك ، في عدد من الحالات ، يكون اختراق الحيوانات المنوية للفرد ممكنًا أيضًا - التخصيب الذاتي.من وجهة نظر تطورية ، فإن الإخصاب الذاتي أقل فائدة ، لأن احتمال ظهور مجموعات جديدة من الجينات ضئيل. لذلك ، حتى في معظم الكائنات الحية خنثى ، يحدث الإخصاب المتبادل. هذه العملية متأصلة في كل من النباتات والحيوانات ، ومع ذلك ، هناك عدد من الاختلافات في مسارها في الكائنات الحية المذكورة أعلاه.

لذلك ، في النباتات المزهرة ، يسبق الإخصاب التلقيح- نقل حبوب اللقاح المحتوية على الخلايا الجنسية الذكرية - الحيوانات المنوية - على وصمة المدقة. هناك تنبت ، وتشكل أنبوب حبوب اللقاح مع اثنين من الحيوانات المنوية تتحرك على طوله. بعد الوصول إلى كيس الجنين ، يندمج أحد الحيوانات المنوية مع البويضة لتكوين زيجوت ، والآخر مع الخلية المركزية (2 ن) ، مما يؤدي إلى ظهور النسيج التخزيني اللاحق للسويداء الثانوي. تسمى طريقة الإخصاب هذه إخصاب مزدوج(الشكل 3.4).

في الحيوانات ، ولا سيما الفقاريات ، يسبق الإخصاب تقارب الأمشاج ، أو التلقيح.يتم تسهيل نجاح التلقيح من خلال تزامن إفراز الخلايا الجرثومية للذكور والإناث ، وكذلك إطلاق مواد كيميائية محددة بواسطة البويضات من أجل تسهيل توجيه الحيوانات المنوية في الفضاء.

عند زراعة النباتات المزروعة والحيوانات الأليفة ، تهدف الجهود البشرية بشكل أساسي إلى الحفاظ على الصفات ذات القيمة الاقتصادية ومضاعفتها ، بينما يتم تقليل مقاومة هذه الكائنات للظروف البيئية والقدرة على البقاء بشكل عام. بالإضافة إلى ذلك ، فإن فول الصويا والعديد من المحاصيل الأخرى ذاتية التلقيح ، لذا فإن التدخل البشري مطلوب لتطوير أصناف جديدة. قد تكون هناك أيضًا صعوبات في عملية الإخصاب نفسها ، حيث قد تحتوي بعض النباتات والحيوانات على جينات للعقم.

تنتج النباتات لأغراض التكاثر التلقيح الاصطناعي ،من أجلها يتم إزالة الأسدية من الأزهار ، ثم يتم وضع حبوب اللقاح من الأزهار الأخرى على وصمات المدقات ويتم تغطية الأزهار الملقحة بأغطية عازلة لمنع التلقيح بواسطة حبوب اللقاح من النباتات الأخرى. في بعض الحالات ، يتم إجراء التلقيح الاصطناعي لزيادة الغلة ، حيث لا تتطور البذور والفواكه من مبيض الزهور غير الملوثة. كانت هذه التقنية تُمارس سابقًا في محاصيل عباد الشمس.

مع التهجين البعيد ، خاصةً إذا كانت النباتات تختلف في عدد الكروموسومات ، يصبح الإخصاب الطبيعي إما مستحيلًا تمامًا ، أو بالفعل عند الانقسام الخلوي الأول ، ينزعج الفصل الكروموسوم ويموت الكائن الحي. في هذه الحالة يتم الإخصاب في ظل ظروف اصطناعية وفي بداية الانقسام يتم معالجة الخلية بالكولشيسين وهي مادة تدمر مغزل الانقسام بينما تتناثر الصبغيات حول الخلية ثم تتشكل نواة جديدة مع مضاعفة عدد الكروموسومات ، وخلال الانقسامات اللاحقة لا تنشأ مثل هذه المشاكل. وهكذا ، تم إنشاء هجين الملفوف النادر G.D. Karpechenko و triticale ، وهو مزيج عالي الغلة من القمح والجاودار.

في الأنواع الرئيسية لحيوانات المزرعة ، توجد عوائق أمام الإخصاب أكثر من تلك الموجودة في النباتات ، مما يجبر الإنسان على اتخاذ تدابير جذرية. يستخدم التلقيح الاصطناعي بشكل أساسي في تربية السلالات القيمة ، عندما يكون من الضروري الحصول على أكبر عدد ممكن من النسل من منتج واحد. في هذه الحالات ، يتم جمع السائل المنوي ، وخلطه بالماء ، ووضعه في أمبولات ، ثم عند الضرورة ، حقنه في الجهاز التناسلي للإناث. في المزارع السمكية ، أثناء التلقيح الاصطناعي في الأسماك ، يتم خلط الحيوانات المنوية الذكرية المأخوذة من الحليب مع الكافيار في حاويات خاصة. يتم بعد ذلك إطلاق الأحداث التي تزرع في أقفاص خاصة في المسطحات المائية الطبيعية وإعادة تكوين تجمعات سمك الحفش في بحر قزوين وعلى نهر الدون على سبيل المثال.

وبالتالي ، فإن التلقيح الاصطناعي يخدم الشخص في الحصول على أنواع جديدة عالية الإنتاجية من النباتات والسلالات الحيوانية ، فضلاً عن زيادة إنتاجيتها واستعادة التجمعات الطبيعية.

الإخصاب الخارجي والداخلي

تميز الحيوانات بين الإخصاب الخارجي والداخلي. في الإخصاب الخارجييتم إخراج الخلايا الجرثومية للإناث والذكور ، حيث تحدث عملية الاندماج ، على سبيل المثال ، في الحلقات ، وذوات الصدفتين ، وغير القحفية ، ومعظم الأسماك والعديد من البرمائيات. على الرغم من حقيقة أنه لا يتطلب نهج تربية الأفراد ، إلا أنه في الحيوانات المتنقلة ليس فقط نهجها ممكنًا ، ولكن أيضًا التراكم ، كما هو الحال في تفريخ الأسماك.

الإخصاب الداخلييرتبط بإدخال المنتجات التناسلية الذكرية في الجهاز التناسلي للأنثى ، ويتم إخراج البويضة المخصبة بالفعل في الخارج. غالبًا ما يكون لها قذائف كثيفة تمنع الضرر واختراق الحيوانات المنوية التالية. يعتبر الإخصاب الداخلي من سمات الغالبية العظمى من الحيوانات الأرضية ، على سبيل المثال ، الديدان المسطحة والمستديرة والعديد من المفصليات وبطنيات الأقدام والزواحف والطيور والثدييات ، وكذلك عدد من البرمائيات. توجد أيضًا في بعض الحيوانات المائية ، بما في ذلك رأسيات الأرجل والأسماك الغضروفية.

هناك أيضًا نوع وسيط من الإخصاب - خارجي - داخلي ،حيث تلتقط الأنثى المنتجات الإنجابية التي يتركها الذكر بشكل خاص على بعض الركيزة ، كما يحدث في بعض المفصليات والبرمائيات الذيل. يمكن اعتبار الإخصاب الخارجي والداخلي انتقاليًا من الخارجي إلى الداخلي.

كل من الإخصاب الخارجي والداخلي لهما مزايا وعيوب. لذلك ، أثناء الإخصاب الخارجي ، يتم إطلاق الخلايا الجرثومية في الماء أو الهواء ، ونتيجة لذلك تموت الغالبية العظمى منهم. ومع ذلك ، فإن هذا النوع من الإخصاب يضمن وجود التكاثر الجنسي في الحيوانات المرتبطة وغير النشطة مثل ذوات الصدفتين والرخويات غير القحفية. مع الإخصاب الداخلي ، يكون فقدان الأمشاج أقل بكثير بالتأكيد ، ولكن في نفس الوقت يتم إنفاق المادة والطاقة في العثور على شريك ، وغالبًا ما يكون الأحفاد الذين يولدون صغارًا وضعفاء للغاية ويتطلبون رعاية أبوية طويلة الأجل.

3.3 تطور الجنين وانتظامه المتأصل. تخصص الخلايا وتكوين الأنسجة والأعضاء. التطور الجنيني وما بعد الجنيني للكائنات الحية. دورات الحياة وتناوب الأجيال. أسباب تعطل نمو الكائنات الحية.

تطور الجنين وأنماطه المتأصلة

التكوُّن(من اليونانية. ontos- موجود و منشأ- النشوء ، الأصل) هي عملية التطور الفردي للكائن الحي من الولادة حتى الموت. تم تقديم هذا المصطلح في عام 1866 من قبل العالم الألماني E. Haeckel (1834-1919).

يعتبر أصل الكائن الحي هو ظهور الزيجوت نتيجة لتلقيح البويضة بواسطة حيوان منوي ، على الرغم من أن الزيجوت على هذا النحو لا يتشكل أثناء التوالد العذري. في عملية التولد ، يحدث النمو والتمايز والتكامل لأجزاء من الكائن الحي النامي. التفاضل(من اللات. تقليم- الاختلاف) هي عملية ظهور الفروق بين الأنسجة المتجانسة والأعضاء ، وتغيراتها في مسار تطور الفرد ، مما يؤدي إلى تكوين أنسجة وأعضاء متخصصة.

أنماط تطور الجنين هي موضوع الدراسة علم الأجنة(من اليونانية. الجنين- جرثومة و الشعارات- كلمة علم). تم تقديم مساهمة كبيرة في تطويرها من قبل العلماء الروس K. Baer (1792-1876) ، الذين اكتشفوا خلية البويضات للثدييات ووضعوا الدليل الجنيني كأساس لتصنيف الفقاريات ، AO Kovalevsky (1849-1901) و II Mechnikov (1845-1916) - مؤسسو نظرية الطبقات الجرثومية وعلم الأجنة المقارن ، وكذلك أ. ن. سيفيرتسوف (1866-1936) ، الذين طرحوا نظرية ظهور شخصيات جديدة في أي مرحلة من مراحل التكون.

يعتبر التطور الفردي نموذجيًا فقط للكائنات متعددة الخلايا ، حيث أن النمو والتطور في الكائنات أحادية الخلية ينتهي عند مستوى خلية واحدة ، ويكون التمايز غائبًا تمامًا. يتم تحديد مسار التكوُّن من خلال البرامج الجينية الثابتة في عملية التطور ، أي أن التولد هو تكرار موجز للتطور التاريخي لنوع معين ، أو التطور النسبي.

على الرغم من التحول الحتمي لمجموعات فردية من الجينات في سياق التطور الفردي ، فإن جميع التغييرات في الجسم تحدث تدريجيًا ولا تنتهك سلامتها ، ومع ذلك ، فإن أحداث كل مرحلة سابقة لها تأثير كبير على مسار المراحل اللاحقة من التطور . وبالتالي ، فإن أي فشل في عملية التطور يمكن أن يؤدي إلى انقطاع عملية تطور الجنين في أي مرحلة من المراحل ، كما هو الحال في كثير من الأحيان مع الأجنة (ما يسمى بالإجهاض).

وهكذا ، تتميز عملية التولد من خلال وحدة الفضاء ووقت العمل ، لأنها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بجسم الفرد وتتقدم بشكل أحادي الاتجاه.

التطور الجنيني وما بعد الجنيني للكائنات الحية

فترات تطور الجنين

هناك عدة فترات من التطور الجنيني ، ولكن في أغلب الأحيان يتم تمييز الفترات الجنينية وما بعد الجنينية في فترة نشوء الحيوانات.

الفترة الجنينيةيبدأ بتكوين الزيجوت في عملية الإخصاب وينتهي بولادة كائن حي أو إطلاقه من الأغشية الجنينية (البويضة).

فترة ما بعد الجنينيستمر من الولادة حتى الموت. في بعض الأحيان معزولة و فترة ما قبل الجنين ،أو نسلوالتي تشمل تكوين الأمشاج والتخصيب.

التطور الجنيني،أو التطور الجنيني ، في الحيوانات والبشر تنقسم إلى عدد من المراحل: الانقسام والمعدة وتكوين الأنسجة وتكوين الأعضاء ،إلى جانب فترة الجنين المتمايز.

ينفصل- هذه هي عملية الانقسام الانقسامي للملقحة إلى خلايا أصغر - بلاستوميرات (الشكل 3.5). أولاً ، يتم تكوين خليتين ، ثم أربع ، ثمان خلايا ، وما إلى ذلك. يرجع الانخفاض في حجم الخلية بشكل أساسي إلى حقيقة أنه في الطور البيني لدورة الخلية ، لأسباب مختلفة ، لا توجد فترة Gj ، حيث تكون الزيادة في يجب أن يحدث حجم الخلايا الوليدة. تشبه هذه العملية عملية تكسير الجليد ، لكنها ليست فوضوية ، ولكنها منظمة بدقة. على سبيل المثال ، في البشر ، يكون هذا التجزئة ثنائيًا ، أي متماثل ثنائيًا. نتيجة التكسير والتباعد اللاحق للخلايا ، أ بلاستولا- جنين متعدد الخلايا أحادي الطبقة ، وهو عبارة عن كرة مجوفة ، تتشكل جدرانها من الخلايا - الخلايا المتفجرة ، ويمتلئ التجويف الداخلي بالسائل ويسمى القيلة الأريمية.

الجضمتسمى عملية تكوين جنين من طبقتين أو ثلاث طبقات - المعدة(من اليونانية. مذاق- المعدة) ، والتي تحدث مباشرة بعد تكوين الأريمة. تتم عملية الهضم عن طريق حركة الخلايا ومجموعاتها بالنسبة لبعضها البعض ، على سبيل المثال ، عن طريق غزو أحد جدران الأريمة. بالإضافة إلى طبقتين أو ثلاث طبقات من الخلايا ، تحتوي المعدة أيضًا على فم أساسي - بلاستوبور.

تسمى طبقات الخلايا في المعدة طبقات جرثومية.هناك ثلاث طبقات جرثومية: الأديم الظاهر والأديم المتوسط ​​والأديم الباطن. الأديم الظاهر(من اليونانية. ectosخارج و خارج و الأدمة- الجلد) هي الطبقة الجرثومية الخارجية ، الأديم المتوسط(من اليونانية. ميزوس- متوسط ​​، متوسط) - متوسط ​​، و الأديم الباطن(من اليونانية. انتوس- داخل) - داخلي.

على الرغم من حقيقة أن جميع خلايا الكائن الحي النامي تنشأ من خلية واحدة - البيضة الملقحة - وتحتوي على نفس مجموعة الجينات ، أي أنها مستنسخات لها ، نظرًا لأنها تتشكل نتيجة للانقسام الانقسامي ، فإن عملية المعدة هي يرافقه تمايز الخلايا. يرجع التمايز إلى تبديل مجموعات الجينات في أجزاء مختلفة من الجنين وتركيب بروتينات جديدة ، والتي تحدد فيما بعد الوظائف المحددة للخلية وتترك بصمة على بنيتها.

يُطبع تخصص الخلايا بقربها من الخلايا الأخرى ، فضلاً عن الخلفية الهرمونية. على سبيل المثال ، إذا تم زرع جزء يتطور عليه حبل ظهري من جنين ضفدع إلى آخر ، فسيؤدي ذلك إلى تكوين بدائية للجهاز العصبي في المكان الخطأ ، وسيبدأ تكوين جنين مزدوج ، كما كان. تم تسمية هذه الظاهرة الحث الجنيني.

تكوين النسيجاستدعاء عملية تكوين الأنسجة الناضجة المتأصلة في كائن بالغ ، و تكوين الأعضاء- عملية تكوين الأعضاء.

في عملية تكوين الأنسجة والأعضاء ، تتشكل من الأدمة الخارجية ظهارة الجلد ومشتقاته (الشعر ، الأظافر ، المخالب ، الريش) ، ظهارة تجويف الفم ومينا الأسنان ، المستقيم ، الجهاز العصبي ، الأعضاء الحسية ، الخياشيم ، إلخ. مشتقاتها هي الأمعاء وترتبط معها الغدد (الكبد والبنكرياس) وكذلك الرئتين. ويؤدي الأديم المتوسط ​​إلى ظهور جميع أنواع الأنسجة الضامة ، بما في ذلك أنسجة العظام والغضاريف في الهيكل العظمي ، والأنسجة العضلية للعضلات الهيكلية ، والجهاز الدوري ، والعديد من الغدد الصماء ، إلخ.

يرمز وضع الأنبوب العصبي على الجانب الظهري لجنين الحبليات إلى بداية مرحلة وسيطة أخرى من التطور - عصبية(نوفولات. عصبيةتقليل ، من اليونانية. الخلايا العصبية- عصب). تترافق هذه العملية أيضًا مع وضع مجموعة من الأعضاء المحورية ، مثل الوتر.

بعد مسار تكوين الأعضاء ، تبدأ الفترة جنين متباينوالتي تتميز باستمرار التخصص في خلايا الجسم والنمو السريع.

في العديد من الحيوانات ، في عملية التطور الجنيني ، تظهر أغشية جنينية وأعضاء مؤقتة أخرى غير مفيدة في التطور اللاحق ، مثل المشيمة والحبل السري وما إلى ذلك.

ينقسم التطور بعد الجنين للحيوانات وفقًا لقدرتها على التكاثر إلى فترات ما قبل الإنجاب (الأحداث) ، والتكاثر وما بعد الإنجاب.

فترة الأحداثيستمر من الولادة حتى سن البلوغ ، ويتميز بالنمو المكثف وتطور الجسم.

يحدث نمو الكائن الحي بسبب زيادة عدد الخلايا بسبب الانقسام وزيادة حجمها. هناك نوعان رئيسيان من النمو: محدود وغير محدود. محدود،أو نمو داخلييحدث فقط في فترات معينة من الحياة ، خاصة قبل سن البلوغ. إنه نموذجي لمعظم الحيوانات. على سبيل المثال ، ينمو الشخص بشكل أساسي حتى سن 13-15 ، على الرغم من أن التكوين النهائي للجسم يحدث قبل سن 25 عامًا. غير محدود،أو النمو المفتوحتستمر طوال حياة الفرد ، كما في النباتات وبعض الأسماك. هناك أيضًا نمو دوري وغير دوري.

يتم التحكم في عمليات النمو عن طريق الغدد الصماء ، أو النظام الهرموني: في البشر ، يتم تسهيل الزيادة في الأبعاد الخطية للجسم عن طريق إطلاق الهرمون الموجه للجسد ، بينما تقوم هرمونات الغدد التناسلية بقمعها إلى حد كبير. تم اكتشاف آليات مماثلة في الحشرات ، التي لها هرمون خاص للأحداث وهرمون طرح.

في النباتات المزهرة ، يحدث التطور الجنيني بعد الإخصاب المزدوج ، حيث تقوم إحدى الحيوانات المنوية بتلقيح البويضة ، وتخصب الثانية الخلية المركزية. من البيضة الملقحة ، يتم تكوين جنين يخضع لسلسلة من الانقسامات. بعد الانقسام الأول ، يتكون الجنين نفسه من خلية واحدة ، وتتشكل المعلقات من الخلية الثانية ، والتي يتم من خلالها تزويد الجنين بالعناصر الغذائية. تؤدي الخلية المركزية إلى ظهور السويداء ثلاثي الصبغيات يحتوي على العناصر الغذائية لتنمية الجنين (الشكل 3.7).

غالبًا ما يتم فصل التطور الجنيني وما بعد الجنيني لنباتات البذور في الوقت المناسب لأنها تتطلب ظروفًا معينة للإنبات. تنقسم فترة ما بعد الجنين في النباتات إلى فترات خضرية وتوليدية وشيخوخة. في الفترة الخضرية ، تحدث زيادة في الكتلة الحيوية للنبات ، في فترة التوليد يكتسبون القدرة على التكاثر الجنسي (في نباتات البذور ، إلى الإزهار والثمار) ، بينما خلال فترة الشيخوخة ، تضيع القدرة على التكاثر.

دورات الحياة وتناوب الأجيال

لا تكتسب الكائنات الحية المشكلة حديثًا على الفور القدرة على إعادة إنتاج نوعها.

دورة الحياة- مجموعة من مراحل التطور تبدأ من البيضة الملقحة ، وبعدها يصل الجسم إلى مرحلة النضج ويكتسب القدرة على التكاثر.

في دورة الحياة ، هناك تناوب في مراحل النمو مع مجموعات الصبغيات أحادية الصيغة الصبغية وثنائية الصبغيات ، بينما في النباتات والحيوانات العليا ، تسود المجموعة ثنائية الصبغيات ، بينما في النباتات السفلية يكون العكس.

يمكن أن تكون دورات الحياة بسيطة أو معقدة. على عكس دورة الحياة البسيطة ، في دورة معقدة ، يتناوب التكاثر الجنسي مع التكاثر العذري والتكاثر اللاجنسي. على سبيل المثال ، قشريات دافنيا ، التي تعطي أجيالًا لاجنسية خلال الصيف ، تتكاثر جنسيًا في الخريف. دورات حياة بعض الفطريات معقدة بشكل خاص. في عدد من الحيوانات ، يحدث تناوب الأجيال الجنسية واللاجنسية بانتظام ، وتسمى دورة الحياة هذه صيح.إنه نموذجي ، على سبيل المثال ، لعدد من قناديل البحر.

يتم تحديد مدة دورة الحياة من خلال عدد الأجيال النامية خلال العام ، أو عدد السنوات التي ينفذ خلالها الكائن الحي تطوره. على سبيل المثال ، يتم تقسيم النباتات إلى نباتات سنوية ومعمرة.

تعد معرفة دورات الحياة ضرورية للتحليل الجيني ، لأنه في الحالات الفردية والثنائية الصبغية ، يتم الكشف عن عمل الجينات بطرق مختلفة: في الحالة الأولى ، هناك فرص كبيرة للتعبير عن جميع الجينات ، بينما في الحالة الثانية ، بعض الجينات لم يتم الكشف عنها.

أسباب ضعف نمو الكائنات الحية

لا تظهر القدرة على التنظيم الذاتي ومقاومة التأثيرات الضارة للبيئة في الكائنات الحية على الفور. أثناء التطور الجنيني وما بعد المضغة ، عندما لا تتشكل العديد من أنظمة الدفاع في الجسم بعد ، تكون الكائنات الحية عادة عرضة لعوامل ضارة. لذلك ، في الحيوانات والنباتات ، يكون الجنين محميًا بقذائف خاصة أو بواسطة كائن الأم نفسه. إما أن يتم إمدادها بنسيج مغذي خاص ، أو تتلقى العناصر الغذائية مباشرة من جسم الأم. ومع ذلك ، فإن التغيير في الظروف الخارجية يمكن أن يؤدي إلى تسريع أو إبطاء نمو الجنين وحتى التسبب في اضطرابات مختلفة.

تسمى العوامل التي تسبب انحرافات في نمو الجنين تأثيرات مسخية،أو ماسخة.اعتمادًا على طبيعة هذه العوامل ، يتم تقسيمها إلى فيزيائية وكيميائية وبيولوجية.

ل العوامل الفيزيائيةبادئ ذي بدء ، يعد الإشعاع المؤين ، الذي يتسبب في حدوث طفرات عديدة في الجنين ، والتي قد لا تتوافق مع الحياة ، أحدها.

المواد الكيميائيةماسخة هي المعادن الثقيلة ، والبنزبيرين المنبعث من السيارات والمنشآت الصناعية ، والفينولات ، وعدد من المخدرات ، والكحول ، والمخدرات والنيكوتين.

إن تعاطي الكحول والمخدرات والتدخين من قبل الوالدين له تأثير ضار بشكل خاص على نمو الجنين البشري ، لأن الكحول والنيكوتين يثبطان التنفس الخلوي. يؤدي عدم كفاية إمداد الجنين بالأكسجين إلى حقيقة أن عددًا أقل من الخلايا يتكون في الأعضاء النامية ، والأعضاء متخلفة. النسيج العصبي حساس بشكل خاص لنقص الأكسجين. غالبًا ما يؤدي تعاطي الأم المستقبلية للكحول والمخدرات وتدخين التبغ وتعاطي المخدرات إلى أضرار لا رجعة فيها للجنين وولادة أطفال يعانون من التخلف العقلي أو التشوهات الخلقية.

3.4. علم الوراثة ، مهامها. الوراثة والتنوع خصائص الكائنات الحية. المفاهيم الجينية الأساسية.

علم الوراثة ، مهامها

سمحت نجاحات العلوم الطبيعية وبيولوجيا الخلية في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر لعدد من العلماء بالتكهن حول وجود عوامل وراثية معينة تحدد ، على سبيل المثال ، تطور الأمراض الوراثية ، لكن هذه الافتراضات لم تكن مدعومة بالأدلة المناسبة. حتى نظرية التكوُّن داخل الخلايا التي صاغها X. de Vries في عام 1889 ، والتي افترضت وجود بعض "pangenes" في نواة الخلية التي تحدد الميول الوراثية للكائن الحي ، وتحرر في البروتوبلازم فقط تلك التي تحدد نوع الخلية ، لا يمكن أن يغير الوضع ، وكذلك نظرية "البلازما الجرثومية" من قبل A.

فقط أعمال الباحث التشيكي جي مندل (1822-1884) أصبحت حجر الأساس لعلم الوراثة الحديث. ومع ذلك ، على الرغم من حقيقة أن أعماله مذكورة في المنشورات العلمية ، إلا أن المعاصرين لم يهتموا بها. وفقط إعادة اكتشاف أنماط الوراثة المستقلة من قبل ثلاثة علماء في وقت واحد - E. Chermak و K. Correns و H. de Vries - أجبر المجتمع العلمي على الرجوع إلى أصول علم الوراثة.

علم الوراثةهو علم يدرس قوانين الوراثة وتنوعها وطرق إدارتها.

مهام علم الوراثةفي المرحلة الحالية ، يتم دراسة الخصائص النوعية والكمية للمادة الوراثية ، وتحليل بنية وعمل النمط الجيني ، وفك تشفير البنية الدقيقة للجين وطرق تنظيم نشاط الجين ، والبحث عن الجينات التي تسبب في تطور الأمراض الوراثية البشرية وأساليب "تصحيحها" ، وإنشاء جيل جديد من الأدوية حسب نوع لقاحات الحمض النووي ، وبناء كائنات ذات خصائص جديدة باستخدام أدوات الهندسة الوراثية والخلوية التي يمكن أن تنتج الأدوية والغذاء الضروري للإنسان ، فضلا عن فك كامل للجينوم البشري.

الوراثة والتنوع - خصائص الكائنات الحية

الوراثة- هي قدرة الكائنات الحية على نقل خصائصها وخصائصها في عدد من الأجيال.

تقلب- خاصية الكائنات الحية لاكتساب خصائص جديدة خلال الحياة.

علامات- هذه هي أي سمات مورفولوجية وفسيولوجية وكيميائية حيوية وغيرها من سمات الكائنات التي يختلف بعضها عن البعض الآخر ، على سبيل المثال ، لون العين. الخصائصكما يطلقون أيضًا على أي سمات وظيفية للكائنات الحية ، والتي تستند إلى ميزة هيكلية معينة أو مجموعة من الميزات الأولية.

يمكن تقسيم الكائنات الحية إلى جودةو كمي.العلامات النوعية لها مظهرين أو ثلاثة مظاهر متناقضة ، والتي تسمى ميزات بديلة ،على سبيل المثال ، العيون الزرقاء والبنية ، في حين أن العيون الكمية (إنتاج حليب الأبقار ، محصول القمح) ليس لها اختلافات محددة بوضوح.

الناقل المادي للوراثة هو الحمض النووي. هناك نوعان من الوراثة في حقيقيات النوى: النمط الجينيو السيتوبلازم.يتم توطين ناقلات الوراثة الوراثية في النواة ، وسنتحدث عنها كذلك ، وناقلات الوراثة السيتوبلازمية عبارة عن جزيئات DNA دائرية موجودة في الميتوكوندريا والبلاستيدات. ينتقل الميراث السيتوبلازمي بشكل أساسي مع البويضة ، لذلك يطلق عليه أيضًا الأم.

يتم توطين عدد صغير من الجينات في الميتوكوندريا في الخلايا البشرية ، ولكن تغييرها يمكن أن يكون له تأثير كبير على تطور الكائن الحي ، على سبيل المثال ، يؤدي إلى الإصابة بالعمى أو انخفاض تدريجي في الحركة. تلعب البلاستيدات دورًا مهمًا بنفس القدر في الحياة النباتية. لذلك ، في بعض أجزاء الورقة ، قد توجد خلايا خالية من الكلوروفيل ، مما يؤدي ، من ناحية ، إلى انخفاض في إنتاجية النبات ، ومن ناحية أخرى ، يتم تقييم هذه الكائنات المتنوعة في البستنة الزخرفية. يتم استنساخ هذه العينات بشكل لاجنسي ، حيث يتم الحصول على النباتات الخضراء العادية في كثير من الأحيان أثناء التكاثر الجنسي.

الطرق الجينية

تتمثل الطريقة الهجينة ، أو طريقة التهجين ، في اختيار أفراد الوالدين وتحليل النسل. في الوقت نفسه ، يتم الحكم على النمط الجيني للكائن الحي من خلال مظاهر النمط الظاهري للجينات في النسل التي تم الحصول عليها عن طريق مخطط تهجين معين. هذه هي أقدم طريقة إعلامية في علم الوراثة ، والتي تم تطبيقها بشكل كامل لأول مرة بواسطة G.Mendel بالاشتراك مع الطريقة الإحصائية. هذه الطريقة غير قابلة للتطبيق في علم الوراثة البشرية لأسباب أخلاقية.

تعتمد الطريقة الوراثية الخلوية على دراسة النمط النووي: عدد وشكل وحجم كروموسومات الجسم. تتيح دراسة هذه الميزات التعرف على أمراض النمو المختلفة.

تسمح لك الطريقة البيوكيميائية بتحديد محتوى المواد المختلفة في الجسم ، خاصةً فائضها أو نقصها ، فضلاً عن نشاط عدد من الإنزيمات.

تهدف الطرق الوراثية الجزيئية إلى تحديد الاختلافات في البنية وفك تشفير تسلسل النوكليوتيدات الأولي لأقسام الحمض النووي المدروسة. إنها تسمح لك بتحديد الجينات للأمراض الوراثية حتى في الأجنة ، وإثبات الأبوة ، وما إلى ذلك.

تتيح طريقة الإحصاء السكاني تحديد التركيب الجيني للسكان ، وتكرار بعض الجينات والأنماط الجينية ، والعبء الجيني ، وكذلك تحديد آفاق تطور السكان.

تسمح لك طريقة تهجين الخلايا الجسدية في المزرعة بتحديد توطين جينات معينة في الكروموسومات عندما تندمج خلايا الكائنات الحية المختلفة ، على سبيل المثال ، الفئران والهامستر والفئران والبشر ، إلخ.

المفاهيم الجينية الأساسية والرمزية

الجين- هذا جزء من جزيء DNA ، أو كروموسوم ، يحمل معلومات حول سمة أو خاصية معينة لكائن حي.

يمكن لبعض الجينات أن تؤثر على ظهور عدة سمات في وقت واحد. تسمى هذه الظاهرة تعدد الأشكال.على سبيل المثال ، الجين الذي يحدد تطور المرض الوراثي عنكبوت الأصابع (أصابع العنكبوت) يسبب انحناء العدسة ، أمراض العديد من الأعضاء الداخلية.

يحتل كل جين مكانًا محددًا بدقة في الكروموسوم - المكان.نظرًا لأنه في الخلايا الجسدية لمعظم الكائنات حقيقية النواة ، يتم إقران الكروموسومات (متجانسة) ، يحتوي كل كروموسومات مقترنة على نسخة واحدة من الجين المسؤول عن سمة معينة. تسمى هذه الجينات أليلي.

غالبًا ما توجد الجينات الأليلية في نسختين - سائدة ومتنحية. مهيمنيسمى أليلًا يتجلى بغض النظر عن الجين الموجود على الكروموسوم الآخر ، ويثبط تطور سمة مشفرة بواسطة جين متنحي. عادة ما يتم الإشارة إلى الأليلات السائدة بأحرف كبيرة من الأبجدية اللاتينية (A ، ب ، ج وإلخ) ، ومتنحية - صغيرة (أ ، ب، منوإلخ.)- الصفة الوراثية النادرةلا يمكن التعبير عن الأليلات إلا إذا كانت تشغل موقعًا على كل من الكروموسومات المقترنة.

يسمى الكائن الحي الذي يحتوي على نفس الأليل على كل من الكروموسومات المتجانسة متماثللهذا الجين ، أو متماثل الزيجوت ( AA ، aa، AABB،عابإلخ) ، والكائن الذي يحتوي فيه كل من الكروموسومات المتجانسة على متغيرات مختلفة من الجين - السائد والمتنحي - يسمى متغاير الزيجوتلهذا الجين ، أو متغاير الزيجوت (Aa، AaBب إلخ.).

يمكن أن يحتوي عدد من الجينات على ثلاثة متغيرات هيكلية أو أكثر ، على سبيل المثال ، مجموعات الدم وفقًا لنظام ABO يتم ترميزها بواسطة ثلاثة أليلات - أنا أ , أنا ب , أنا. تسمى هذه الظاهرة أليلة متعددة.ومع ذلك ، حتى في هذه الحالة ، فإن كل كروموسوم من زوج يحمل أليلًا واحدًا فقط ، أي أنه لا يمكن تمثيل جميع المتغيرات الجينية الثلاثة في كائن حي واحد.

الجينوم- مجموعة من الجينات المميزة لمجموعة الصبغيات الفردية.

الطراز العرقى- مجموعة من الجينات المميزة لمجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات.

النمط الظاهري- مجموعة من علامات وخصائص الكائن الحي ، والتي تنتج عن تفاعل التركيب الوراثي والبيئة.

نظرًا لأن الكائنات الحية تختلف عن بعضها البعض في العديد من السمات ، فمن الممكن تحديد أنماط وراثتها فقط من خلال تحليل سمتين أو أكثر في النسل. يُطلق على العبور ، الذي يُنظر فيه إلى الميراث ويتم إجراء حساب كمي دقيق للنسل لزوج واحد من السمات البديلة ، أحادي الهجينلزوجين ثنائي الهجينلمزيد من العلامات متعدد الهجين.

وفقًا للنمط الظاهري للفرد ، ليس من الممكن دائمًا تحديد التركيب الوراثي الخاص به ، نظرًا لأن كل من الكائن الحي متماثل الزيجوت للجين السائد (AA) والمتغاير الزيجوت (Aa) سيكون له مظهر من مظاهر الأليل السائد في النمط الظاهري. لذلك ، للتحقق من النمط الجيني للكائن الحي مع الإخصاب المتبادل ، تحليل الصليب- العبور ، حيث يتم تهجين كائن حي له سمة سائدة مع جين متنحي متماثل الزيجوت. في هذه الحالة ، لن ينتج كائن حي متماثل اللواقح للجين السائد انقسامًا في النسل ، بينما لوحظ في نسل الأفراد غير المتجانسين عدد متساوٍ من الأفراد ذوي السمات المهيمنة والمتنحية.

غالبًا ما تستخدم الاصطلاحات التالية لكتابة مخططات التقاطع:

R (من اللات. الأبوين- الوالدين) - الكائنات الأم ؛

♀ (علامة كيميائية لكوكب الزهرة - مرآة بمقبض) - فرد من الأمهات ؛

♂ (علامة كيميائية للمريخ - درع ورمح) - فرد من الأب ؛

x - علامة العبور

F 1 ، F 2 ، F 3 ، إلخ - الهجينة للأجيال الأولى والثانية والثالثة وما بعدها ؛

و أ - ذرية من تحليل الصلبان.

نظرية الكروموسومات في الوراثة

لم يكن لدى مؤسس علم الوراثة جي مندل ، وكذلك أقرب أتباعه ، أي فكرة عن الأساس المادي للميول الوراثية أو الجينات. ومع ذلك ، في 1902-1903 ، اقترح عالم الأحياء الألماني T. Boveri والطالب الأمريكي W. رأيهم ، يجب أن تكون الجينات موجودة على الكروموسومات. أصبحت هذه الافتراضات حجر الزاوية في نظرية الكروموسوم في الوراثة.

في عام 1906 ، اكتشف عالما الوراثة الإنجليز و. تناقضت نتائج هذه التجارب بوضوح تلك التجارب المندلية ، ولكن بالنظر إلى أنه بحلول ذلك الوقت كان من المعروف بالفعل أن عدد السمات المعروفة للأجسام التجريبية تجاوز بكثير عدد الكروموسومات ، وهذا يشير إلى أن كل كروموسوم يحمل أكثر من جين واحد ، و يتم توريث جينات أحد الكروموسوم معًا.

في عام 1910 ، بدأت تجارب مجموعة T. Morgan على كائن تجريبي جديد - ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة. أتاحت نتائج هذه التجارب بحلول منتصف العشرينات من القرن العشرين صياغة الأحكام الرئيسية لنظرية الكروموسوم للوراثة ، لتحديد ترتيب ترتيب الجينات في الكروموسومات والمسافة بينها ، أي لتجميع الخرائط الأولى للكروموسومات.

الأحكام الرئيسية لنظرية الكروموسوم في الوراثة:

1) توجد الجينات على الكروموسومات. يتم توريث الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم معًا أو مرتبطة ببعضها البعض ويتم تسميتها مجموعة القابض.عدد مجموعات الربط يساوي عدديًا مجموعة الكروموسومات أحادية الصيغة الصبغية.

يحتل كل جين مكانًا محددًا بدقة في الكروموسوم - موضع.

يتم ترتيب الجينات خطيًا على الكروموسومات.

يحدث اضطراب الارتباط الجيني فقط نتيجة العبور.

تتناسب المسافة بين الجينات على الكروموسوم مع نسبة العبور بينهما.

الوراثة المستقلة مميزة فقط لجينات الكروموسومات غير المتجانسة.

أفكار حديثة حول الجين والجينوم

في أوائل الأربعينيات من القرن العشرين ، توصل جيه. بيدل وإي. تاتوم ، بتحليل نتائج الدراسات الجينية التي أجريت على فطر الأبواغ العصبية ، إلى أن كل جين يتحكم في تخليق إنزيم ، وصاغ مبدأ "جين واحد" - إنزيم واحد ".

ومع ذلك ، بالفعل في عام 1961 ، قام F. Jacob ، J.-L. تمكن كل من Mono و A. Lvov من فك شفرة بنية جين Escherichia coli ودراسة تنظيم نشاطه. لهذا الاكتشاف ، حصلوا على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب في عام 1965.

في سياق الدراسة ، بالإضافة إلى الجينات الهيكلية التي تتحكم في تطور سمات معينة ، فقد تمكنوا من تحديد السمات التنظيمية ، والتي تتمثل وظيفتها الرئيسية في إظهار السمات المشفرة بواسطة جينات أخرى.

هيكل الجين بدائية النواة.يحتوي الجين الهيكلي لدائيات النوى على هيكل معقد ، لأنه يشمل مناطق تنظيمية وتسلسلات تشفير. تشمل المناطق التنظيمية المروج والمشغل والمنهي (الشكل 3.8). المروجينتسمى منطقة الجين التي يرتبط بها إنزيم RNA polymerase ، مما يضمن تخليق mRNA أثناء النسخ. من المشغل أو العامل،يقع بين المروج والتسلسل الهيكلي ، يمكن أن يرتبط بروتين مثبط ،الذي لا يسمح لـ RNA polymerase ببدء قراءة المعلومات الوراثية من تسلسل الترميز ، وإزالته فقط يسمح ببدء النسخ. عادة ما يتم ترميز بنية المثبط في جين تنظيمي موجود في جزء آخر من الكروموسوم. تنتهي قراءة المعلومات عند قسم يسمى الجين فاصل.

تسلسل الترميزيحتوي الجين الهيكلي على معلومات حول تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين المقابل. يسمى تسلسل الترميز في بدائيات النوى سيسترونومومجموع مناطق الترميز والتنظيم للجين بدائية النواة - أوبرون.بشكل عام ، بدائيات النوى ، والتي تشمل الإشريكية القولونية ، لديها عدد صغير نسبيًا من الجينات الموجودة على كروموسوم حلقة واحدة.

قد يحتوي السيتوبلازم بدائيات النوى أيضًا على جزيئات DNA دائرية صغيرة إضافية أو مفتوحة تسمى البلازميدات.يمكن للبلازميدات أن تتكامل مع الكروموسومات وتنتقل من خلية إلى أخرى. يمكنهم حمل معلومات حول الخصائص الجنسية ، والإمراضية ، ومقاومة المضادات الحيوية.

هيكل الجين حقيقيات النوى.على عكس بدائيات النوى ، لا تحتوي الجينات حقيقية النواة على بنية أوبرون ، لأنها لا تحتوي على عامل ، وكل جين هيكلي مصحوب فقط بمحفز ومُنهي. بالإضافة إلى ذلك ، مناطق مهمة في جينات حقيقية النواة ( exons) بديل مع تافه ( الإنترونات) ، والتي يتم نسخها بالكامل إلى mRNAs ثم يتم استئصالها أثناء نضجها. يتمثل الدور البيولوجي للإنترونات في تقليل احتمالية حدوث طفرات في مناطق مهمة. يعد تنظيم الجينات حقيقية النواة أكثر تعقيدًا من التنظيم الموصوف بدائيات النوى.

الجينوم البشري.في كل خلية بشرية ، يوجد حوالي 2 متر من الحمض النووي في 46 كروموسومًا ، معبأة بإحكام في حلزون مزدوج ، والذي يتكون من حوالي 3.2 × 10 9 أزواج نيوكليوتيدات ، والتي توفر حوالي 10 1900000000 توليفة فريدة ممكنة. بحلول نهاية الثمانينيات من القرن الماضي ، كان موقع حوالي 1500 جين بشري معروفًا ، لكن عددهم الإجمالي قُدِّر بحوالي 100000 ، نظرًا لحوالي 10000 مرض وراثي فقط في البشر ، ناهيك عن عدد البروتينات المختلفة الموجودة في الخلايا.

في عام 1988 ، تم إطلاق المشروع الدولي "الجينوم البشري" ، والذي انتهى بحلول بداية القرن الحادي والعشرين بفك تشفير كامل لتسلسل النيوكليوتيدات. لقد جعل من الممكن أن نفهم أن شخصين مختلفين لديهما 99.9 ٪ متشابهة من النوكليوتيدات ، وأن نسبة 0.1 ٪ المتبقية فقط هي التي تحدد شخصيتنا. في المجموع ، تم اكتشاف ما يقرب من 30-40 ألف جين بنيوي ، ولكن بعد ذلك انخفض عددها إلى 25-30 ألفًا. من بين هذه الجينات لا توجد جينات فريدة فحسب ، بل تكررت أيضًا مئات وآلاف المرات. ومع ذلك ، فإن هذه الجينات تشفر عددًا أكبر بكثير من البروتينات ، مثل عشرات الآلاف من البروتينات الواقية - الغلوبولين المناعي.

97٪ من الجينوم لدينا عبارة عن "نفايات" وراثية موجودة فقط لأنها يمكن أن تتكاثر بشكل جيد (الحمض النووي الريبي الذي يتم نسخه في هذه المناطق لا يترك النواة أبدًا). على سبيل المثال ، من بين جيناتنا لا توجد جينات "بشرية" فحسب ، بل توجد أيضًا 60٪ من الجينات المشابهة لتلك الموجودة في ذبابة الفاكهة ، وما يصل إلى 99٪ من جيناتنا مرتبطة بالشمبانزي.

بالتوازي مع فك تشفير الجينوم ، تم أيضًا رسم خرائط الكروموسوم ، ونتيجة لذلك كان من الممكن ليس فقط اكتشاف ، ولكن أيضًا تحديد موقع بعض الجينات المسؤولة عن تطور الأمراض الوراثية ، وكذلك الهدف الدوائي الجينات.

إن فك شفرة الجينوم البشري ليس له تأثير مباشر حتى الآن ، لأننا تلقينا نوعًا من التعليمات لتجميع مثل هذا الكائن الحي المعقد كشخص ، لكننا لم نتعلم كيفية صنعه أو على الأقل تصحيح الأخطاء فيه. ومع ذلك ، فإن عصر الطب الجزيئي هو بالفعل على عتبة ، في جميع أنحاء العالم هناك تطور لما يسمى الاستعدادات الجينية التي يمكن أن تمنع أو تزيل أو حتى تحل محل الجينات المرضية في الأشخاص الأحياء ، وليس فقط في البويضة المخصبة.

يجب ألا ننسى أن الحمض النووي في الخلايا حقيقية النواة لا يوجد فقط في النواة ، ولكن أيضًا في الميتوكوندريا والبلاستيدات. على عكس الجينوم النووي ، فإن تنظيم جينات الميتوكوندريا والبلاستيد له الكثير من القواسم المشتركة مع تنظيم جينوم بدائية النواة. على الرغم من حقيقة أن هذه العضيات تحمل أقل من 1٪ من المعلومات الوراثية للخلية ولا تقوم حتى بترميز مجموعة كاملة من البروتينات الضرورية لعملها ، إلا أنها يمكن أن تؤثر بشكل كبير على بعض سمات الجسم. وبالتالي ، فإن التنوّع في نباتات الكلوروفيتوم واللبلاب وغيرها موروث من قبل عدد ضئيل من الأحفاد ، حتى عند عبور نباتين متنوعين. هذا يرجع إلى حقيقة أن البلاستيدات والميتوكوندريا تنتقلان في الغالب مع سيتوبلازم البويضة ، لذلك تسمى هذه الوراثة الأمومية ، أو السيتوبلازمية ، على عكس النمط الجيني ، الموجود في النواة.

3.5 أنماط الوراثة وأساسها الخلوي. معبر أحادي وثنائي الهجين. أنماط الميراث التي وضعها جي مندل. الوراثة المرتبطة بالصفات ، انتهاك للربط بين الجينات. قوانين T. Morgan. نظرية الكروموسومات في الوراثة. علم الوراثة الجنسية. وراثة الصفات المرتبطة بالجنس. التركيب الجيني كنظام متكامل. تنمية المعرفة حول التركيب الجيني. الجينوم البشري. تفاعل الجينات. حل المشاكل الوراثية. رسم مخططات التربية الخليطة. قوانين G. مندل وأسسها الخلوية.

أنماط الوراثة وأساسها الخلوي

وفقًا لنظرية الكروموسومات في الوراثة ، يتم توطين كل زوج من الجينات في زوج من الكروموسومات المتجانسة ، ويحمل كل كروموسومات واحدًا فقط من هذه العوامل. إذا تخيلنا أن الجينات هي كائنات نقطية على كروموسومات مستقيمة ، فيمكن كتابة الأفراد متماثلي اللواقح بشكل تخطيطي أ || أأو أ || أبينما متغاير الزيجوت - أ || أ. أثناء تكوين الأمشاج أثناء الانقسام الاختزالي ، سيكون كل جينات من زوج متغاير الزيجوت في إحدى الخلايا الجرثومية (الشكل 3.9).

على سبيل المثال ، إذا تم عبور شخصين متغاير الزيجوت ، فعندئذ ، شريطة أن يكون لكل منهما زوج من الأمشاج فقط ، فمن الممكن الحصول على أربعة كائنات ابنة فقط ، ثلاثة منها ستحمل جينًا مهيمنًا واحدًا على الأقل لكن،وواحد فقط سيكون متماثل اللواقح للجين المتنحي لكن،أي أن أنماط الوراثة ذات طبيعة إحصائية (الشكل 3.10).

في الحالات التي توجد فيها الجينات على كروموسومات مختلفة ، ثم أثناء تكوين الأمشاج ، يحدث التوزيع فيما بينها للأليلات من زوج معين من الكروموسومات المتجانسة بشكل مستقل تمامًا عن توزيع الأليلات من الأزواج الأخرى (الشكل 3.11). إن الترتيب العشوائي للكروموسومات المتجانسة عند خط استواء المغزل في الطور الأول من الانقسام الاختزالي وتباعدها اللاحق في الطور الأول هو الذي يؤدي إلى تنوع إعادة تركيب الأليل في الأمشاج.

يمكن تحديد عدد التوليفات الممكنة من الأليلات في الأمشاج الذكرية أو الأنثوية بواسطة الصيغة العامة 2 n ، حيث n هو عدد الكروموسومات المميزة للمجموعة الفردية. في البشر ، n \ u003d 23 ، والعدد المحتمل للتركيبات هو 2 23 \ u003d 8388608. الاتحاد اللاحق للأمشاج أثناء الإخصاب هو أيضًا عشوائي ، وبالتالي يمكن تسجيل الانقسام المستقل في النسل لكل زوج من الأحرف (الشكل. 3.11).

ومع ذلك ، فإن عدد الصفات في كل كائن حي أكبر بعدة مرات من عدد الكروموسومات الخاصة به ، والتي يمكن تمييزها تحت المجهر ، لذلك يجب أن يحتوي كل كروموسوم على العديد من العوامل. إذا تخيلنا أن فردًا معينًا ، متغاير الزيجوت لزوجين من الجينات الموجودة في الكروموسومات المتجانسة ، ينتج الأمشاج ، فيجب على المرء أن يأخذ في الاعتبار ليس فقط احتمال تكوين الأمشاج مع الكروموسومات الأصلية ، ولكن أيضًا الأمشاج التي تلقت كروموسومات متغيرة نتيجة العبور في الطور الأول للانقسام الاختزالي. وبالتالي ، ستظهر مجموعات جديدة من السمات في النسل. شكلت البيانات التي تم الحصول عليها في التجارب على ذبابة الفاكهة الأساس نظرية الكروموسوم في الوراثة.

تم الحصول على تأكيد أساسي آخر للأساس الخلوي للوراثة في دراسة الأمراض المختلفة. لذلك ، في الإنسان ، أحد أشكال السرطان يرجع إلى فقدان جزء صغير من أحد الكروموسومات.

أنماط الوراثة التي وضعها G.Mendel ، أسسها الخلوية (عبور أحادي وثنائي الهجين)

تم اكتشاف الأنماط الرئيسية للوراثة المستقلة للسمات بواسطة G.Mendel ، الذي حقق النجاح من خلال تطبيق طريقة هجينة جديدة في ذلك الوقت في بحثه.

تم ضمان نجاح G.Mendel من خلال العوامل التالية:

1. اختيار جيد لموضوع الدراسة (بذر البازلاء) ، الذي له موسم نمو قصير ، وهو نبات ذاتي التلقيح ، وينتج كمية كبيرة من البذور ويمثله عدد كبير من الأصناف ذات الخصائص المميزة ؛

2. استخدام سلالات البازلاء النقية فقط ، والتي لم تعطِ لعدة أجيال تقسيم الصفات في النسل ؛

3. التركيز على علامة أو علامتين فقط.

4. التخطيط للتجربة ووضع مخططات عبور واضحة.

5. دقة الحساب الكمي للنسل الناتج.

بالنسبة للدراسة ، اختار G.Mendel فقط سبع علامات لها مظاهر بديلة (متناقضة). بالفعل في المعابر الأولى ، لاحظ أنه في نسل الجيل الأول ، عندما تم عبور النباتات ذات البذور الصفراء والخضراء ، كانت جميع النسل تحتوي على بذور صفراء. تم الحصول على نتائج مماثلة في دراسة العلامات الأخرى (الجدول 3.1). العلامات التي سادت في الجيل الأول دعا ج. مندل مهيمن.تم استدعاء أولئك الذين لم يظهروا في الجيل الأول الصفة الوراثية النادرة.

تم استدعاء الأفراد الذين أعطوا الانقسام في النسل متغاير الزيجوت ،والأفراد الذين لم ينفصلوا - متماثل.

الجدول 3.1

علامات البازلاء ، التي تمت دراسة ميراثها بواسطة G.Mendel

إشارة	خيار المظهر
	مهيمن	الصفة الوراثية النادرة
تلوين البذور
شكل البذور		متجعد
شكل الفاكهة (الفول)		صوتها
تلوين الفاكهة
لون زهرة التويج
موقف الزهرة	إبطي	قمي
طول الساق		قصيرة

يتم استدعاء العبور ، حيث يتم فحص مظهر سمة واحدة فقط أحادي الهجين.في هذه الحالة ، يتم تتبع أنماط وراثة نوعين مختلفين فقط من سمة واحدة ، ويرجع تطورها إلى زوج من الجينات الأليلية. على سبيل المثال ، سمة "لون الكورولا" في البازلاء لها مظهرين فقط - الأحمر والأبيض. جميع السمات الأخرى المميزة لهذه الكائنات لا تؤخذ في الاعتبار ولا تؤخذ في الاعتبار في الحسابات.

مخطط العبور أحادي الهجين على النحو التالي:

عبور نباتين من البازلاء ، أحدهما يحتوي على بذور صفراء والآخر أخضر ، في الجيل الأول ، تلقى G. تم الحصول على نفس النتائج في تهجين لصفات أخرى ، مما أعطى سبب صياغة G.Mendel قانون توحيد الهجينة من الجيل الأول ،وهو ما يسمى أيضًا قانون مندل الأولو قانون الهيمنة.

قانون مندل الأول:

عند عبور الأشكال الأبوية متماثلة اللواقح التي تختلف في زوج واحد من السمات البديلة ، فإن جميع الأنواع الهجينة من الجيل الأول ستكون موحدة في كل من النمط الجيني والنمط الظاهري.

أ - بذور صفراء بذور خضراء.

أثناء التلقيح الذاتي (عبور) الهجينة من الجيل الأول ، اتضح أن 6022 بذرة صفراء ، و 2001 خضراء ، وهو ما يتوافق تقريبًا مع نسبة 3: 1. يسمى الانتظام المكتشف قانون الانقسامأو قانون مندل الثاني.

قانون مندل الثاني:

عند عبور الهجينة غير المتجانسة من الجيل الأول في النسل ، ستلاحظ غلبة إحدى الصفات بنسبة 3: 1 حسب النمط الظاهري (1: 2: 1 حسب التركيب الوراثي).

ومع ذلك ، من خلال النمط الظاهري للفرد ، فإنه من غير الممكن دائمًا تحديد التركيب الوراثي الخاص به ، نظرًا لأن كلا المتجانسات متماثلة الزيجوت للجين السائد (AA)وكذلك متغايرة الزيجوت (آه)سوف يكون لها تعبير عن الجين السائد في النمط الظاهري. لذلك ، بالنسبة للكائنات الحية ذات الإخصاب المتبادل ، تنطبق تحليل الصليبصليب يتم فيه تهجين كائن حي بنمط وراثي غير معروف مع جين متنحي متماثل الزيجوت لاختبار النمط الجيني. في الوقت نفسه ، لا يعطي الأفراد المتماثلون للجين المهيمن الانقسام في النسل ، بينما في نسل الأفراد غير المتجانسين ، لوحظ عدد متساوٍ من الأفراد مع كل من السمات المهيمنة والمتنحية:

بناءً على نتائج تجاربه الخاصة ، اقترح G.Mendel أن العوامل الوراثية لا تختلط أثناء تكوين الهجينة ، ولكنها تظل دون تغيير. نظرًا لأن الاتصال بين الأجيال يتم من خلال الأمشاج ، فقد افترض أنه في عملية تكوينها ، يدخل عامل واحد فقط من الزوج في كل من الأمشاج (أي الأمشاج نقية وراثيًا) ، وأثناء الإخصاب ، يتم استعادة الزوج . تسمى هذه الافتراضات قواعد نقاء الأمشاج.

قاعدة نقاء الجاميت:

أثناء تكوين الأمشاج ، يتم فصل جينات زوج واحد ، أي أن كل مشيج يحمل نوعًا واحدًا فقط من الجين.

ومع ذلك ، فإن الكائنات الحية تختلف عن بعضها البعض في نواح كثيرة ، لذلك من الممكن إنشاء أنماط لميراثها فقط من خلال تحليل سمتين أو أكثر في النسل. يُطلق على العبور ، الذي يُنظر فيه إلى الميراث ويتم إجراء حساب كمي دقيق للنسل وفقًا لزوجين من السمات ثنائي الهجين.إذا تم تحليل مظهر عدد أكبر من السمات الوراثية ، فهذا بالفعل صليب متعدد الهجين.

مخطط عبر ثنائي الهجين:

مع وجود تنوع أكبر في الأمشاج ، يصبح من الصعب تحديد الأنماط الجينية للأحفاد ، وبالتالي ، تُستخدم شبكة Punnett على نطاق واسع للتحليل ، حيث يتم إدخال الأمشاج الذكرية أفقيًا ، والإناث عموديًا. يتم تحديد الأنماط الجينية للنسل من خلال مجموعة الجينات في الأعمدة والصفوف.

للتهجين ثنائي الهجين ، اختار G.Mendel سمتين: لون البذور (الأصفر والأخضر) وشكلها (ناعم ومتجعد). في الجيل الأول ، لوحظ قانون توحيد الهجينة للجيل الأول ، وفي الجيل الثاني كان هناك 315 بذرة ملساء صفراء ، و 108 بذور خضراء ناعمة ، و 101 أصفر متجعد و 32 أخضر مجعد. أظهر الحساب أن الانقسام اقترب من 9: 3: 3: 1 ، ولكن تم الحفاظ على النسبة 3: 1 لكل علامة (أصفر - أخضر ، أملس - متجعد). تم تسمية هذا النمط قانون التقسيم المستقل للعلامات ،أو قانون مندل الثالث.

قانون مندل الثالث:

عند عبور الأشكال الأبوية المتماثلة اللواقح التي تختلف في زوجين أو أكثر من السمات ، في الجيل الثاني ، سيحدث الانقسام المستقل لهذه السمات بنسبة 3: 1 (9: 3: 3: 1 في التهجين ثنائي الهجين).

ينطبق قانون مندل الثالث فقط على حالات الوراثة المستقلة ، عندما توجد الجينات في أزواج مختلفة من الكروموسومات المتجانسة. في الحالات التي توجد فيها الجينات في نفس زوج الكروموسومات المتجانسة ، تكون أنماط الوراثة المرتبطة صالحة. غالبًا ما يتم انتهاك أنماط الوراثة المستقلة للسمات التي أنشأها G.Mendel أثناء تفاعل الجينات.

قوانين T. Morgan: الوراثة المرتبطة بالصفات ، وانتهاك الارتباط الجيني

لا يتلقى الكائن الحي الجديد من الوالدين تشتتًا للجينات ، بل كروموسومات كاملة ، في حين أن عدد الصفات ، وبالتالي الجينات التي تحددها ، أكبر بكثير من عدد الكروموسومات. وفقًا لنظرية الكروموسومات في الوراثة ، فإن الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم مرتبطة بالوراثة. نتيجة لذلك ، عند تقاطع ثنائي الهجين ، فإنها لا تعطي الانقسام المتوقع 9: 3: 3: 1 ولا تخضع لقانون مندل الثالث. قد يتوقع المرء اكتمال ارتباط الجينات ، وعند عبور الأفراد متماثلي اللواقح لهذه الجينات وفي الجيل الثاني ، فإنه يعطي الأنماط الظاهرية الأولية بنسبة 3: 1 ، وعند تحليل الهجينة من الجيل الأول ، يجب أن يكون الانقسام. يكون 1: 1.

لاختبار هذا الافتراض ، اختار عالم الوراثة الأمريكي T. Morgan زوجًا من الجينات في ذبابة الفاكهة التي تتحكم في لون الجسم (رمادي - أسود) وشكل الجناح (طويل - بدائي) ، والموجودين في زوج واحد من الكروموسومات المتجانسة. الجسم الرمادي والأجنحة الطويلة هي الشخصيات المهيمنة. عند عبور ذبابة متماثلة اللواقح بجسم رمادي وأجنحة طويلة وذبابة متماثلة اللواقح بجسم أسود وأجنحة بدائية في الجيل الثاني ، في الواقع ، تم الحصول على أنماط ظاهرية أبوية بشكل أساسي بنسبة تقترب من 3: 1 ، ومع ذلك ، كان هناك أيضًا عدد ضئيل من الأفراد مع مجموعات جديدة من هذه السمات (الشكل 3.12).

يتم استدعاء هؤلاء الأفراد المؤتلف. ومع ذلك ، بعد تحليل تهجين الجيل الأول من الهجينة مع الزيجوت المتماثل للجينات المتنحية ، وجد T. والأجنحة البدائية ، و 8.5٪ - الجسم الأسود والأجنحة البدائية. لقد ربط الانقسام الناتج مع العبور الذي يحدث في الطور الأول من الانقسام الاختزالي واقترح اعتبار 1 ٪ من العبور كوحدة للمسافة بين الجينات في الكروموسوم ، والتي سميت لاحقًا باسم مورغانيد.

تسمى أنماط الوراثة المترابطة ، التي أُنشئت في سياق التجارب على ذبابة الفاكهة ، قانون T. Morgan.

قانون مورغان:

تحتل الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم مكانًا محددًا ، يسمى الموضع ، ويتم توريثها بطريقة مرتبطة ، مع قوة الارتباط التي تتناسب عكسياً مع المسافة بين الجينات.

تسمى الجينات الموجودة في الكروموسوم واحدًا تلو الآخر (احتمال العبور ضئيل للغاية) مرتبطة تمامًا ، وإذا كان هناك جين آخر على الأقل بينهما ، فعندئذٍ لا يتم ربطها تمامًا ويتم قطع ارتباطها أثناء العبور. نتيجة تبادل أقسام الكروموسومات المتجانسة.

ظاهرة الارتباط الجيني والعبور تجعل من الممكن بناء خرائط للكروموسومات بترتيب الجينات المرسومة عليها. تم إنشاء الخرائط الجينية للكروموسومات للعديد من الكائنات المدروسة جيدًا وراثيًا: ذبابة الفاكهة ، الفئران ، البشر ، الذرة ، القمح ، البازلاء ، إلخ. تسمح لك دراسة الخرائط الجينية بمقارنة بنية الجينوم في أنواع مختلفة من الكائنات الحية ، والتي مهم لعلم الوراثة والتربية ، وكذلك للدراسات التطورية.

علم الوراثة الجنسية

أرضية- هذا هو مزيج من السمات المورفولوجية والفسيولوجية للجسم التي تضمن التكاثر الجنسي ، والذي يتم تقليل جوهره إلى الإخصاب ، أي اندماج الخلايا الجرثومية الذكرية والأنثوية في الزيجوت ، والذي ينشأ منه كائن حي جديد.

العلامات التي يختلف بها أحد الجنسين عن الآخر تنقسم إلى ابتدائي وثانوي. تشمل الخصائص الجنسية الأولية الأعضاء التناسلية ، وكل ما تبقى هو ثانوي.

في البشر ، الخصائص الجنسية الثانوية هي نوع الجسم ، وجرس الصوت ، وهيمنة العضلات أو الأنسجة الدهنية ، ووجود شعر الوجه ، وتفاحة آدم ، والغدد الثديية. لذلك ، عند النساء ، يكون الحوض عادة أوسع من الكتفين ، وتهيمن الأنسجة الدهنية ، ويتم التعبير عن الغدد الثديية ، ويكون الصوت مرتفعًا. من ناحية أخرى ، يختلف الرجال عنهم في الأكتاف العريضة ، وغلبة الأنسجة العضلية ، ووجود الشعر على الوجه وتفاحة آدم ، وكذلك الصوت المنخفض. لطالما اهتم الجنس البشري بمسألة سبب ولادة الذكور والإناث بنسبة 1: 1 تقريبًا. تم الحصول على تفسير لذلك من خلال دراسة الأنماط النووية للحشرات. اتضح أن إناث بعض الحشرات والجنادب والفراشات لديها كروموسوم واحد أكثر من الذكور. في المقابل ، ينتج الذكور الأمشاج التي تختلف في عدد الكروموسومات ، وبالتالي تحديد جنس النسل مقدمًا. ومع ذلك ، فقد وجد لاحقًا أنه في معظم الكائنات الحية لا يزال عدد الكروموسومات في الذكور والإناث لا يختلف ، لكن أحد الجنسين لديه زوج من الكروموسومات لا يتناسب مع حجم بعضهما البعض ، بينما يحتوي الآخر على جميع الكروموسومات يقترن.

تم العثور على اختلاف مماثل أيضًا في النمط النووي البشري: لدى الرجال اثنين من الكروموسومات غير المزدوجة. في الشكل ، تشبه هذه الكروموسومات في بداية الانقسام الحروف اللاتينية X و Y ، وبالتالي سميت بالكروموسومات X و Y. يمكن للحيوانات المنوية للرجل أن تحمل أحد هذه الكروموسومات وتحدد جنس الجنين. في هذا الصدد ، تنقسم الكروموسومات البشرية والعديد من الكائنات الحية الأخرى إلى مجموعتين: الصبغيات الجسمية والكروموسومات غير المتجانسة ، أو الكروموسومات الجنسية.

ل جسميةتحمل الكروموسومات التي هي نفسها لكلا الجنسين ، بينما الكروموسومات الجنسية- هذه كروموسومات تختلف باختلاف الجنسين وتحمل معلومات عن الخصائص الجنسية. في الحالات التي يحمل فيها الجنس نفس الكروموسومات الجنسية ، على سبيل المثال XX ، يقولون ذلك متماثلأو متجانس(تشكل الأمشاج المتطابقة). الجنس الآخر ، الذي له كروموسومات جنسية مختلفة (XY) ، يسمى hemizygous(عدم وجود مكافئ كامل للجينات الأليلية) ، أو غير متجانسة.في البشر ، معظم الثدييات ، ذبابة الفاكهة وغيرها من الكائنات الحية ، الأنثى متجانسة (XX) ، والذكر غير متجانس (XY) ، بينما في الطيور يكون الذكر متماثلًا (ZZ ، أو XX) ، والأنثى غير متجانسة (ZW) أو XY).

الكروموسوم X هو كروموسوم كبير غير متكافئ يحمل أكثر من 1500 جين ، والعديد من الأليلات الطافرة تتسبب في إصابة الشخص بأمراض وراثية خطيرة مثل الهيموفيليا وعمى الألوان. على النقيض من ذلك ، فإن كروموسوم Y صغير جدًا ، ويحتوي فقط على حوالي عشرة جينات ، بما في ذلك جينات معينة مسؤولة عن نمو الذكور.

تتم كتابة النمط النووي الذكري بالشكل ♂46 ، XY ، والنمط النووي الأنثوي مكتوب بالشكل ♀46 ، XX.

نظرًا لأن الأمشاج ذات الكروموسومات الجنسية يتم إنتاجها في الذكور مع احتمال متساوٍ ، فإن نسبة الجنس المتوقعة في النسل هي 1: 1 ، والتي تتزامن مع الملاحظة الفعلية.

يختلف النحل عن الكائنات الحية الأخرى في أنه يطور الإناث من البويضات المخصبة والذكور من البويضات غير المخصبة. تختلف النسبة بين الجنسين عن تلك المذكورة أعلاه ، حيث أن عملية الإخصاب ينظمها الرحم ، في الجهاز التناسلي الذي يتم فيه تخزين الحيوانات المنوية من الربيع لمدة عام كامل.

في عدد من الكائنات الحية ، يمكن تحديد الجنس بطريقة مختلفة: قبل الإخصاب أو بعده ، اعتمادًا على الظروف البيئية.

وراثة الصفات المرتبطة بالجنس

نظرًا لأن بعض الجينات توجد في كروموسومات جنسية ليست هي نفسها بالنسبة لأفراد الجنس الآخر ، فإن طبيعة وراثة الصفات المشفرة بواسطة هذه الجينات تختلف عن الطبيعة العامة. يُطلق على هذا النوع من الميراث اسم الميراث المتصالب لأن الذكور يرثون أمهاتهم والإناث من أبيهم. تسمى السمات التي تحددها الجينات الموجودة في الكروموسومات الجنسية المستعبدين على الأرض.من الأمثلة على السمات المرتبطة بالجنس الصفات المتنحية للهيموفيليا وعمى الألوان ، والتي تحدث غالبًا عند الذكور بسبب عدم وجود جينات أليلية على الكروموسوم Y. لا تعاني النساء من مثل هذه الأمراض إلا إذا تلقين مثل هذه الأعراض من الأب والأم.

على سبيل المثال ، إذا كانت الأم حاملة للهيموفيليا متغايرة الزيجوت ، فإن نصف أبنائها سيعانون من ضعف في تخثر الدم: X n - تخثر الدم الطبيعي X ح- عدم تخثر الدم (الهيموفيليا)

الصفات المشفرة في جينات الكروموسوم Y تنتقل فقط من خلال السلالة الذكورية وتسمى هولندي(وجود غشاء بين أصابع القدم ، وزيادة شعر حافة الأذن).

التفاعل الجيني

أظهر فحص أنماط الوراثة المستقلة على أشياء مختلفة بالفعل في بداية القرن العشرين أنه ، على سبيل المثال ، في الجمال الليلي ، عند عبور النباتات مع كورولا حمراء وبيضاء ، يكون للجيل الأول الهجينة كورولا وردية اللون ، بينما في الجيل الثاني هناك أفراد لديهم أزهار حمراء ووردية وبيضاء بنسبة 1: 2: 1. قاد هذا الباحثين إلى فكرة أن الجينات الأليلية يمكن أن يكون لها تأثير معين على بعضها البعض. بعد ذلك ، وجد أيضًا أن الجينات غير الأليلية تساهم في إظهار علامات الجينات الأخرى أو قمعها. أصبحت هذه الملاحظات أساس مفهوم النمط الجيني كنظام لتفاعل الجينات. حاليًا ، يتميز تفاعل الجينات الأليلية وغير الأليلية.

يشمل تفاعل الجينات الأليلية الهيمنة الكاملة وغير الكاملة ، والسيطرة المشتركة والسيطرة المفرطة. هيمنة كاملةضع في اعتبارك جميع حالات تفاعل الجينات الأليلية ، حيث لوحظ ظهور سمة سائدة حصريًا في الزيجوت المتغاير ، مثل لون وشكل البذور في البازلاء.

سيادة غير تامة- هذا نوع من تفاعل الجينات الأليلية ، حيث يؤدي ظهور أليل متنحي إلى حد أكبر أو أقل إلى إضعاف مظهر سائد ، كما في حالة لون كورولا جمال الليل (أبيض + أحمر = وردي) والصوف في الماشية.

السيادةيسمى هذا النوع من تفاعل الجينات الأليلية ، حيث يظهر كلا الأليلين دون إضعاف تأثيرات بعضهما البعض. من الأمثلة النموذجية على التعايش المشترك وراثة مجموعات الدم وفقًا لنظام ABO (الجدول 3.2). فصيلة الدم IV (AB) في البشر (التركيب الوراثي - I A I B).

كما يتضح من الجدول ، يتم توريث فصائل الدم الأول والثاني والثالث وفقًا لنوع الهيمنة الكاملة ، بينما المجموعة الرابعة (AB) (النمط الوراثي - I A I B) هي حالة هيمنة مشتركة.

الهيمنة- هذه ظاهرة تظهر فيها السمة السائدة في الحالة المتغايرة الزيجوت أقوى بكثير من الحالة المتماثلة اللواقح ؛ غالبًا ما يستخدم الهيمنة المفرطة في التربية ويعتقد أنه السبب تغاير- ظاهرة القوة الهجينة.

يمكن اعتبار ما يسمى بحالة خاصة من تفاعل الجينات الأليلية الجينات القاتلةوالتي تؤدي في الحالة المتماثلة اللواقح إلى موت الكائن الحي في أغلب الأحيان في الفترة الجنينية. سبب موت النسل هو التأثير متعدد الاتجاهات للجينات للون الرمادي في الأغنام أستراخان ، واللون البلاتيني في الثعالب ، وغياب القشور في الكارب المرآة. عند عبور فردين متغاير الزيجوت لهذه الجينات ، فإن الانقسام من أجل السمة قيد الدراسة في النسل سيكون 2: 1 بسبب وفاة 1/4 من النسل.

الأنواع الرئيسية لتفاعل الجينات غير الأليلية هي التكامل ، والبلمرة. التكامل- هذا نوع من تفاعل الجينات غير الأليلية ، حيث يكون وجود أليلين مهيمنين على الأقل من أزواج مختلفة ضروريًا لإظهار حالة معينة من السمة. على سبيل المثال ، في اليقطين ، عند عبور النباتات كروية (AAب) ومنذ فترة طويلة (aaBB)تظهر الثمار في الجيل الأول نباتات ذات ثمار على شكل قرص (AaBب).

ل النخامةتشمل هذه الظواهر من تفاعل الجينات غير الأليلية ، حيث يقوم جين غير أليلي بقمع تطور سمة من سمات أخرى. على سبيل المثال ، في الدجاج ، يحدد جين سائد لون الريش ، بينما يثبط جين آخر مهيمن تطور اللون ، مما ينتج عنه ريش أبيض لمعظم الدجاج.

بوليميرياتسمى الظاهرة التي يكون فيها للجينات غير الأليلية نفس التأثير على تطور سمة. وبالتالي ، غالبًا ما يتم ترميز العلامات الكمية. على سبيل المثال ، يتم تحديد لون بشرة الإنسان من خلال أربعة أزواج على الأقل من الجينات غير الأليلية - الأليلات الأكثر انتشارًا في التركيب الوراثي ، كلما كان الجلد أغمق.

التركيب الجيني كنظام متكامل

النمط الجيني ليس مجموعًا ميكانيكيًا للجينات ، لأن إمكانية ظهور الجين وشكل مظاهره يعتمدان على الظروف البيئية. في هذه الحالة ، لا تعني البيئة البيئة فحسب ، بل تعني أيضًا البيئة الوراثية - الجينات الأخرى.

نادرًا ما يعتمد ظهور العلامات النوعية على الظروف البيئية ، على الرغم من أنه إذا تم حلق منطقة ذات شعر أبيض من جسم أرنب فقير ووضع كيس ثلج عليها ، فسوف ينمو الشعر الأسود في هذا المكان بمرور الوقت .

يعتمد تطوير السمات الكمية بشكل أكبر على الظروف البيئية. على سبيل المثال ، إذا تمت زراعة أصناف حديثة من القمح بدون استخدام الأسمدة المعدنية ، فإن محصوله سيختلف بشكل كبير عن 100 سنت أو أكثر للهكتار المبرمج وراثيًا.

وبالتالي ، يتم تسجيل "قدرات" الكائن الحي فقط في التركيب الوراثي ، لكنها تظهر فقط في التفاعل مع الظروف البيئية.

بالإضافة إلى ذلك ، تتفاعل الجينات مع بعضها البعض ، وكونها في نفس النمط الجيني ، يمكن أن تؤثر بشدة على مظهر عمل الجينات المجاورة. وهكذا ، لكل جين على حدة ، هناك بيئة وراثية. من الممكن أن يرتبط تطور أي سمة بعمل العديد من الجينات. بالإضافة إلى ذلك ، تم الكشف عن اعتماد العديد من السمات على جين واحد. على سبيل المثال ، في الشوفان ، يتم تحديد لون المقاييس وطول عون البذرة بواسطة جين واحد. في ذبابة الفاكهة ، يؤثر جين اللون الأبيض للعين في نفس الوقت على لون الجسم والأعضاء الداخلية ، وطول الأجنحة ، وانخفاض الخصوبة ، وانخفاض متوسط ​​العمر المتوقع. من الممكن أن يكون كل جين في نفس الوقت هو جين الفعل الرئيسي لسمته "الخاصة به" ومعدل للسمات الأخرى. وبالتالي ، فإن النمط الظاهري هو نتيجة تفاعل جينات النمط الوراثي بأكمله مع البيئة في نشأة الفرد.

في هذا الصدد ، عرّف عالم الوراثة الروسي الشهير M.E. Lobashev النمط الجيني بأنه نظام الجينات المتفاعلة.تم تشكيل هذا النظام المتكامل في عملية تطور العالم العضوي ، بينما نجت تلك الكائنات الحية فقط حيث أعطى تفاعل الجينات التفاعل الأكثر تفضيلًا في عملية التكون.

علم الوراثة البشرية

بالنسبة للإنسان كنوع بيولوجي ، فإن الأنماط الجينية للوراثة والتنوع الموضوعة للنباتات والحيوانات صالحة تمامًا. في الوقت نفسه ، يحتل علم الوراثة البشرية ، الذي يدرس أنماط الوراثة والتنوع في البشر على جميع مستويات تنظيمها ووجودها ، مكانًا خاصًا بين أقسام علم الوراثة الأخرى.

علم الوراثة البشرية هو علم أساسي وتطبيقي على حد سواء ، حيث يشارك في دراسة الأمراض الوراثية البشرية ، والتي تم بالفعل وصف أكثر من 4 آلاف منها. وهو يحفز تطوير المجالات الحديثة لعلم الوراثة العامة والجزيئية والبيولوجيا الجزيئية والإكلينيكية دواء. اعتمادًا على الإشكاليات ، ينقسم علم الوراثة البشرية إلى عدة مجالات تطورت إلى علوم مستقلة: علم الوراثة للسمات البشرية الطبيعية ، وعلم الوراثة الطبية ، ووراثة السلوك والذكاء ، وعلم الوراثة البشرية. في هذا الصدد ، في عصرنا ، تمت دراسة الشخص باعتباره كائنًا وراثيًا بشكل أفضل تقريبًا من الكائنات النموذجية الرئيسية لعلم الوراثة: ذبابة الفاكهة ، أرابيدوبسيس ، إلخ.

تترك الطبيعة البيولوجية الاجتماعية للإنسان بصمة مهمة على البحث في مجال علم الوراثة بسبب سن البلوغ المتأخر والفجوات الزمنية الكبيرة بين الأجيال ، وأعداد النسل الصغيرة ، واستحالة التهجينات الموجهة للتحليل الجيني ، وغياب الخطوط النقية ، وعدم كفاية الدقة. من تسجيل السمات الوراثية والنسب الصغيرة ، واستحالة خلق نفس الظروف الخاضعة للرقابة الصارمة لتنمية ذرية من زيجات مختلفة ، وعدد كبير نسبيًا من الكروموسومات سيئة الاختلاف ، واستحالة الحصول على طفرات تجريبية.

طرق دراسة علم الوراثة البشرية

لا تختلف الأساليب المستخدمة في علم الوراثة البشرية اختلافًا جوهريًا عن تلك المقبولة عمومًا للأشياء الأخرى - هذا علم الأنساب ، التوأم ، الوراثة الخلوية ، الجلدي ، الجزيئي البيولوجيو طرق الإحصاء السكاني ، طريقة تهجين الخلايا الجسديةو طريقة النمذجة.يأخذ استخدامها في علم الوراثة البشرية بعين الاعتبار خصوصيات الشخص ككائن وراثي.

طريقة التوأميساعد على تحديد مساهمة الوراثة وتأثير الظروف البيئية على مظهر من مظاهر سمة بناءً على تحليل تطابق هذه الصفات في التوائم المتماثلة والأخوية. لذلك ، فإن معظم التوائم المتماثلة لها نفس فصيلة الدم ولون العين والشعر ، بالإضافة إلى عدد من العلامات الأخرى ، بينما يصاب كلا النوعين من التوائم بالحصبة في نفس الوقت.

طريقة الجلديعتمد على دراسة الخصائص الفردية لأنماط جلد الأصابع (dactyloscopy) والكفين والقدمين. بناءً على هذه الميزات ، فإنه غالبًا ما يسمح بالكشف في الوقت المناسب عن الأمراض الوراثية ، ولا سيما تشوهات الكروموسومات ، مثل متلازمة داون ، ومتلازمة شيريشيفسكي-تيرنر ، وما إلى ذلك.

طريقة الأنساب- هذه طريقة لتجميع النسب ، والتي يتم من خلالها تحديد طبيعة وراثة الصفات المدروسة ، بما في ذلك الأمراض الوراثية ، ويتم التنبؤ بميلاد النسل بالسمات المقابلة. لقد جعل من الممكن الكشف عن الطبيعة الوراثية لأمراض مثل الهيموفيليا وعمى الألوان ورقص هنتنغتون وغيرها حتى قبل اكتشاف الأنماط الرئيسية للوراثة. عند تجميع النسب ، يتم الاحتفاظ بسجلات حول كل فرد من أفراد الأسرة مع مراعاة درجة العلاقة بينهم. علاوة على ذلك ، بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، باستخدام رموز خاصة ، يتم إنشاء شجرة عائلة (الشكل 3.13).

يمكن استخدام طريقة الأنساب على عائلة واحدة إذا كانت هناك معلومات حول عدد كافٍ من الأقارب المباشرين للشخص الذي يتم تجميع نسبه - بروبان ،- على خطوط الأب والأم ، وإلا فإنهم يجمعون معلومات حول العديد من العائلات التي تتجلى فيها هذه الميزة. تسمح لك طريقة الأنساب بإثبات ليس فقط توريث السمة ، ولكن أيضًا طبيعة الوراثة: المهيمنة أو المتنحية ، وراثية أو مرتبطة بالجنس ، إلخ. وهكذا ، وفقًا لصور ملوك هابسبورغ النمساويين ، فإن ميراث التكهن (شفة سفلية بارزة بقوة) و "الهيموفيليا الملكية" تأسست بين أحفاد الملكة فيكتوريا البريطانية (الشكل 3.14).

حل المشاكل الوراثية. رسم مخططات التهجين

يمكن اختزال كل أنواع المشاكل الوراثية إلى ثلاثة أنواع:

1. مشاكل الحساب.

2. مهام تحديد التركيب الجيني.

3. مهام لتحديد نوع وراثة السمة.

خاصية مشاكل حسابيةهو توافر المعلومات حول وراثة السمة والأنماط الظاهرية للوالدين ، والتي يسهل من خلالها تحديد الأنماط الجينية للوالدين. إنهم بحاجة إلى إنشاء الطرز الجينية والأنماط الظاهرية للنسل.