возникающих мутаций у живых организмов относительно высока.
Один из важнейших эволюционных факторов – периодические изменения численности особей, популяционные волны; они являются поставщиками эволюционного материала, выводящие ряд генотипов случайно и ненаправленно на эволюционную арену.
Важный элементарный эволюционный фактор – изоляция, возникновение барьеров, нарушающих свободное скрещивание. Изоляция закрепляет возникшие случайно (в результате работы мутационного процесса и «волн жизни») и под влиянием отбора различия в наборах генотипов в разных частях популяции. Существует два основных типа изоляции: пространственная (при которой популяция разделяется на части барьерами, лежащими вне ее) и биологическая (при которой степень изоляции в пределах популяции основывается на возникновении соответствующих биологических различий).
Изоляция – один из важнейших факторов видообразования, так как препятствует скрещиванию и тем самым обмену наследственной информацией между обособленными популяциями. Пусковой механизм эволюции функционирует в результате совместного действия эволюционных факторов. У всех организмов постоянно идет мутационный процесс. Во всех популяциях происходят колебания численности особей. Явление изоляции входит в определение понятия «популяция», всегда присутствует в природе и естественный отбор. Влияние всех этих факторов может меняться независимо друг от друга, но они приводят к элементарным эволюционным изменениям. Со временем некоторые из них суммируются и ведут к возникновению новых приспособлений, что лежит в начале видообразования.
Вопрос 3. Рассмотреть обитателей аквариума и составить пищевую цепь. Объяснить, почему в аквариуме пищевые цепи короткие
Аквариум является упрощенной моделью экологической системы, созданной руками человека.
В качестве обязательного компонента данной экосистемы выступают зеленые растения (элодея канадская, валлиснерия, роголистник), являющиеся основными производителями (продуцентами) биомассы в аквариуме.
В роли потребителей (консументов) произведенных растениями в результате фотосинтеза органических веществ чаще всего выступают рыбы (гуппи, меченосцы, вуалехвосты) и моллюски (катушки, ампуллярии, прудовики), реже земноводные (шпорцевые лягушки, тритоны) и пресмыкающиеся (водяные черепахи).
Роль разрушителей (редуцентов) биомассы в аквариуме выполняют разнообразные микроорганизмы и простейшие, составляющие своеобразную микросреду, от которой во многом зависит устойчивость биоравновесия данной модели экосистемы.
Жизнь всех обитателей полностью зависит от условий, создаваемых и поддерживаемых человеком в аквариуме: освещенности, температуры воды, аэрации, состава грунта и других факторов.
Пример пищевой цепи:
одноклеточные зеленые водоросли > дафнии > гуппи > цихлозома.
Пищевые цепи в аквариуме короткие, так как ограниченность жизненного пространства и условий обитания не позволяют одновременно содержать большое количество видов растений и особенно животных, например, хищных рыб и их потенциальных жертв, конкурирующих видов, что может привести к нарушению биологического равновесия.
Билет № 9
Вопрос 1. Пластический обмен. Биосинтез белка. Матричный характер биосинтеза
Пластический обмен (ассимиляция, или конструктивный обмен) – совокупность всех процессов синтеза сложных органических веществ. Эти вещества идут на построение органелл клетки, на создание новых клеток при делении. Пластический обмен всегда сопровождается поглощением энергии.
Рассмотрим этот процесс на примере образования важнейших органических соединений клетки – белков. Структура белка определяется участком молекулы ДНК, называемым геном. Каждые три последовательности нуклеотидов кодируют одну аминокислоту. Молекулы ДНК не являются непосредственно матрицами в самом процессе синтеза белка. Сначала происходит перенос генетической информации о нуклеотидном строении ДНК на иРНК (процесс транскрипции). Строится молекула иРНК на одной из цепочек молекулы ДНК-матрицы во время ее раздвоения при участии специального фермента РНК-полимеразы. Спаривание нуклеотидов идет по принципу комплементарности: последовательность нуклеотидов в молекуле определяется их последовательностью в цепочке ДНК. Как только заканчивается построение на ДНК-матрице цепи иРНК, она сразу же переходит в цитоплазму и прикрепляется там к одной из рибосом. Вслед за этим начинается синтез белка. Процесс синтеза полипептидной цепи на матрице иРНК называется трансляцией. Происходит этот процесс в рибосомах с участием фермента пептидполимеразы. Рибосомы построены из белка и РНК. Эта РНК называется рибосомной (рРНК). Прикрепившись на конце нити иРНК, рибосома начинает синтез полипептидной цепи. Передвигаясь в одном определенном направлении, она считывает по три нуклеотида и добавляет к растущей полипертидной цепи по одной аминокислоте.
Перенос аминокислот к рибосомам выполняет транспортная РНК (тРНК). Молекула тРНК по сравнению с молекулой и-РНК небольшая, она содержит всего 70–80 нуклеотидов. Ее полинуклеотидная цепочка примерно поцентру перегибается, и две половины спирально закручиваются между собой. На одном конце молекулы тРНК должны быть основания, комплементарные соответствующему участку (кодону) в цепи иРНК, и на другом конце – способные «узнавать» определенную аминокислоту. Конец, к которому присоединяется аминокислота, у всех тРНК имеет одинаковые нуклеотиды – ЦЦА. Для каждой аминокислоты существует своя особая тРНК. Достигнув другого конца цепочки иРНК, рибосома отделяется, и в раствор выходит новая синтезированная молекула белка. Молекулярная скорость трансляции и транскрипции огромна – около 1000 триплетов иРНК в одну минуту на одну рибосому, а всего в минуту, например, клетка Е. coli собирает около 15*106 аминокислот в белки.
Затем линейная молекула полипентидной цепи приобретает объектную структуру. Под влиянием возникающих водородных связей полипептидная цепочка скручивается в спираль, и белковая молекула принимает биологически активную конфигурацию.
Ведущая роль в биосинтезе белка принадлежит ДНК. В зависимости от расположения кодирующих триплетов вдоль ее цепи на ней синтезируется молекула информационной РНК, которая реализует эту информацию, располагая в соответствии со строением аминокислоты в синтезирующейся молекуле белка.
Таким образом, наследственная информация (все признаки и свойства организма) сохраняется в молекулярной структуре ДНК, и реализуется в процессе биосинтеза белка.
Вопрос 2. Наследственная изменчивость, ее виды. Виды мутаций, их причины. Роль мутаций в эволюции органического мира и селекции
Живые организмы развиваются в тесной взаимосвязи с окружающей средой, которая вызывает в них ответную реакцию, проявляющуюся в изменении их внешних и внутренних признаков. Изменчивость организмов выражается в двух видах: генотипической (наследственной) и модификационной.
Генотипическая изменчивость с изменением генотипа организма делится на мутационную и комбинативную.
Комбинативная изменчивость характеризуется появлением новообразований в результате сочетания и взаимодействия генов родительских форм. Мутационная изменчивость вызывает структурные изменения генов и хромосом, ведущие к появлению новых наследственных признаков и свойств организма. Мутационная изменчивость является материалом для естественного и искусственного отборов. Скачкообразное изменение наследственности какого-либо признака получило в генетике название мутации. Мутации происходят в хромосомах под влиянием внешних и внутренних факторов.
Мутации обладают следующими свойствами:
1) возникают внезапно;
2) наследуются;
3) ненаправленны – мутировать может любой участок хромосомы, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков;
4) одни и те же мутации могут возникать повторно;
5) по своему проявлению могут быть как полезными, так и вредными;
