По характеру изменений генотипа различают несколько типов мутаций: генные, хромосомные, геномные. Генные мутации связаны с изменением структуры ДНК в пределах одного гена, но без нарушения структуры хромосомы. В результате мутации меняется очередность нуклеотидов в ДНК дочерних клеток по сравнению с материнской. Это наиболее распространенный вид мутаций и важнейший источник наследственной изменчивости организмов, так как приводит к синтезу другого белка.
Кроме генных мутаций могут происходить и хромосомные мутации. Они связаны с изменением количества или структуры хромосом.
Геномные мутации возникают вследствие кратного изменения наборов или геномов хромосом.
Наибольшее практическое значение имеет полиплоидия – кратное увеличение всего набора хромосом. Полиплоидия распространена главным образом среди растений. Полиплоидные растения могут выгодно отличаться от диплоидных. Как правило, это более мощные растения.
Мутации возникают под влиянием различных воздействий, называемых мутагенными факторами. Применяемые для искусственного получения мутаций мутагены делятся на физические и химические. К физическим мутагенам относятся: радиация, высокая и низкая температуры, механические воздействия, ультразвук. В качестве химических мутагенов используют различные органические и неорганические соединения.
К настоящему времени в мире создано более 300 мутантных сортов сельскохозяйственных растений. Большую ценность представляют мутации, обладающие устойчивостью к заболеваниям. Создание иммунных сортов – одна из главных задач селекции, и в ее успешном решении большую роль должны сыграть методы мутагенеза.
Некоторые из них имеют существенные преимущества по сравнению с исходными сортами. Районированы мутантные сорта яровой пшеницы «Новосибирская 67», ячменя «Минский», сои «Универсал». На основе использования радиационного и химического мутагенеза в нашей стране и ряде других стран создано крупное современное промышленное производство продуцентов антибиотиков, аминокислот и витаминов.
Вопрос 3. Рассмотреть обитателей аквариума и составить схему круговорота углерода в нем. Объяснить, почему необходимо систематически подкармливать рыб
В круговороте углерода принимают участие все обитатели аквариума: продуценты – зеленые растения, консументы – животные различных систематических групп (рыбы, моллюски, земноводные, пресмыкающиеся) и редуценты – микроорганизмы и простейшие.
Углекислый газ поглощается растениями-продуцентами и в процессе фотосинтеза преобразуется в углеводы. Органические вещества растений с пищей используют животные-консументы. Одновременно с этим все живые организмы дышат, выделяя углекислый газ, который поступает в окружающую среду. Мертвые растительные и животные остатки и экскременты животных разлагаются (минерализуются) микроорганизмами-рецудентами. Конечный продукт минерализации – углекислый газ – выделяется из аквариума в окружающую среду. Наибольшая часть углерода в аквариуме содержится в виде карбоната кальция, так как водопроводная вода, заливаемая в аквариум, содержит ионы кальция, придающие ей жесткость.
Не все виды рыб и других животных в аквариуме используют непосредственно органические вещества, произведенные продуцентами в результате фотосинтеза, поэтому для поддержания биологического равновесия в экосистеме необходимо систематически подкармливать рыб.
Билет № 10
Вопрос 1. Особенности пластического обмена у растений. Фотосинтез. Строение хлоропластов и их роль в этом процессе
Фотосинтез представляет собой процесс преобразования световой энергии в энергию химических связей органических веществ и сопровождающийся выделением кислорода.
По всей видимости, фотосинтез впервые возник у прокариот, что привело к очень крупным изменениям в биосфере Земли. В настоящее время фотосинтез осуществляют эукариоты – высшие и низшие растения, а также прокариоты – цианобактери, зеленые и пурпурные бактерии.
У прокариот фотосинтез протекает на складках плазматической мембраны. У эукариотических организмов процессы фотосинтеза протекают в специализированных органеллах – хлоропластах, количество которых особенно велико в клетках ассимиляционной ткани, расположенной главным образом в листьях.
Хлоропласты двухмембранны. Внутренняя мембрана хлоропластов образует ламеллы – плоские длинные выросты, и тилакоиды – уплощенные мешочки, сложенные в стопки, называемые гранами. Ламеллы связывают между собой граны. В мембранах тилакоидов располагается пигмент хлорофилл, участвующий в световой фазе фотосинтеза, и ферменты. Пространство между тилакоидами и ламеллами заполнено стромой, в которой располагаются ДНК, рибосомы и ферменты синтеза углеводов. В хлоропластах идет процесс поглощения и преобразования световой энергии в энергию химических связей, т. е. идет процесс фотосинтеза. Фотосинтез состоит из двух фаз: световой и темновой. Световая реакция идет на мембранах, а темновая – в строме.
Первая состоит в получении водорода при фотолизе (при расщеплении воды под действием энергии, которую дает свет). Под действием кванта света хлорофилл теряет электрон, который передается по цепи переносчиков на обращенную к матриксу поверхность мембраны. При этом внутри тилакоидов идет фотолиз.
Ионы гидроксила отдают свои электроны (они идут на восстановление хлорофилла), а затем объединяются с образованием воды и кислорода. Протоны водорода накапливаются в тилакоидах. Создается разность потенциалов на мембране. По достижении критического уровня протоны начинают проталкиваться через каналы АТФ-синтетазы; энергия этого процесса используется для синтеза АТФ. Протоны водорода с наружной стороны мембраны соединяются с электронами и образуют атомы водорода, которые связываются с НАДФ+ (никотинамидадениндинуклеотидфосфатом). Кислород, образующийся при фотолизе диффундирует в атмосферу. Процессам темновой фазы свет не нужен, протекают они в матриксе хлоропласта и осуществляются за счет энергии АТФ и НАДФ*Н2. Акцептором CO2 служит пятиуглеродный сахар – рибулозодифосфат. Результатом присоединения CO2 является молекула фосфоглицериновой кислоты (содержит три атома углерода). Этот продукт вступает на разные пути метаболизма и образует различные конечные продукты. Это моносахариды, превращающиеся затем в крахмал и запасающиеся растением; глицерол и жирные кислоты; аминокислоты.
Итоговое уравнение фотосинтеза:
Фотосинтез – единственный процесс, в результате которого на нашей планете энергия солнечного луча преобразуется в химическую энергию углеводов. Благодаря фотосинтезу атмосфера обогащается свободным кислородом, который необходим для дыхания, и очищается от избыточных количеств CO. Таким образом, фотосинтез представляет собой не только первичный синтез органических веществ, но и процесс, вследствие которого на Земле создаются условия, необходимые для существования всех других организмов.
Вопрос 2. Эволюция человека. Доказательства происхождения человека от млекопитающихживотных
В начале кайнозоя, более 40 млн лет назад, появились первые приматы. От них обособилось несколько ветвей эволюции, приведших к современным человекообразным обезьянам, другим приматам и человеку. Современные человекообразные обезьяны происходят от общих с человеком предков – дриопитеков. Они обитали в тропических лесах. Некоторые их популяции и положили начало эволюции человека, его предшественникам – австралопитекам.
Австралопитеки (от лат. «аустралис» – южный и греч. «питек» – обезьяна) – вымершая группа гоминид (прямоходящих приматов). Их скелетные остатки найдены в Южной Африке. Они имели много черт, сближающих их с человеком (форму зубов, строение черепной коробки, форму таза). Если судить по отпечаткам ног, австралопитеки были первыми прямоходящими существами, однако у них еще не выработалась привычка держаться все время на ногах. Австралопитеки охотились, изготавливали орудия труда, жили в поросшей деревьями саванне или селились по берегам озер или рек. Более поздние из австралопитеков явились, видимо, непосредственными предками людей. Они получили название Homo
