Галина Ильина - Биология с основами экологии Страница 3

в) У растения ночной красавицы наблюдается явление неполного доминирования: красная окраска цветков Р не полностью доминирует над белой р. Гетерозиготы имеют розовые цветки. Красноцветковое растение скрестили с белоцветковым. Определите генотипы и фенотипы родительских растений и потомства.

Если родители отличаются двумя парами генов, то это дигибридное скрещивание. Гены различных аллельных пар комбинируются независимо друг от друга.

Пример решения задачи на дигибридное скрещивание:

У человека карий цвет глаз К доминирует над голубым k, а праворукость H над леворукостью h. Кареглазая правша, гетерозиготная по обоим признакам вышла замуж за голубоглазого левшу. Определите генотипы и фенотипы детей от этого брака.

Решение: Воспользуемся решеткой Пеннета, записав гаметы родителей:

Ответ: 25 % дигетерозигот – кареглазых правшей; 25 % гетерозигот – кареглазых левшей; 25 % гетерозигот – голубоглазых правшей; 25 % дигомозигот – голубоглазых левшей.

Задание 5.

Решите задачу:

Женщина с вьющимися волосами (неполное доминирование), имеющая карие глаза, выходит замуж за голубоглазого мужчину с вьющимися волосами. Первая дочь родилась голубоглазой и курчавой. Возможно ли в этой семье рождение кареглазых детей с вьющимися волосами?

При изучении генетики популяций пользуются законом Харди – Вайнберга («В панмиксных популяциях наследование, как таковое, не меняет частоты аллелей в популяции»), выражающегося в виде формулы:

где p2 – число гомозиготных особей по доминантному гену (генотип АА), 2pq – число гетерозигот (Аа), q2 число гомозигот по рецессивному гену.

Пример решения задач по популяционной генетике:

В выборке, состоящей из 84000 растений ржи, 210 растений оказалось альбиносами, у которых рецессивные гены находятся в гомозиготном состоянии. Определить частоту аллелей R и r и частоту гетерозиготных растений, несущих признак альбинизма.

Решение.

q 2 = rr = 210/84000 = 0,0025

p +q = 1

q = 0,05

p = 1 – 0,05 = 0,95

Ответ: p2 = RR = 0,9025

Rr = 2pq = 2 · 0,95 · 0,05 = 0,095

√q2 = rr = 0,0025

p = 0,95 q = 0,05

Задание 6.

Решите задачу:

В популяции Европы частота альбинизма (отсутствие пигментации кожи) с генотипом аа составляет 7 х 10-5. На какое число особей в популяции приходится один альбинос?

Проверьте себя, решив тестовые задания:

1. Какие из перечисленных веществ являются компонентами нуклеотидов ДНК (1) и РНК (2): а) рибоза; б) фосфорная кислота; в) аденин; г) тимин; д) дезоксирибоза; е) урацил; ж) гуанин; з) цитозин.

2. Закончите формулировку: «Совокупность генов, которыми обладает организм, полученная потомками от родителей, называется «…».

3. Закончите формулировку: «Совокупность признаков и свойств организма, формирующихся в зависимости от генотипа и влияния среды обитания, называется «… ».

Контрольные вопросы:

1. Роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче генетической информации.

2. Охарактеризуйте взаимозависимость генотипа и фенотипа.

3. Использование знаний о наследственности и изменчивости в практической деятельности.

4. Какова роль мутаций в природных популяциях?

Занятие № 3. Обмен веществ и энергии в клетке

Цель занятия: ознакомиться с основными биохимическими процессами, протекающими в живом организме, сформировать представление о взаимосвязи процессов ассимиляции и диссимиляции в природе и организме.

Обмен веществ – основа жизнедеятельности каждой клетки и организма в целом. Для всех процессов, протекающих в клетке, нужна дополнительная энергия. Организмы способны использовать только два вида энергии: световую (фотосинтезирующие организмы – фототрофы) и энергию химических связей (хемотрофы). Главным структурным элементом органических молекул является углерод. В зависимости от источников его поступления, организмы делятся на две группы: автотрофы, использующие углерод неорганических соединений (СО2) и гетеротрофы, использующие органические соединения углерода. Процесс потребления вещества и энергии называется питанием. Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма (рисунок 4). Химические превращения веществ в организме, сопровождающиеся потреблением энергии, в результате которых осуществляются реакции синтеза, называются процессами анаболизма (фотосинтез, синтез белка и т.д.). Реакции расщепления, идущие с высвобождением энергии называются процессами катаболизма (анаэробное и аэробное дыхание). Энергия, высвобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме аденозинотрифосфата (АТФ).

Фотосинтез – синтез органических веществ из неорганических, идущий с использованием энергии света. Ведущую роль играют светоулавливающие пигменты, в основном хлорофиллы, содержащиеся в пластидах растений – хлоропластах. Процесс складывается из двух фаз: световой, в ходе которой происходит фотолиз воды и выделение О2, в результате чего образуются продукты, необходимые в темновой фазе (АТФ и НАДФ Н), и собственно темновой фазы, где с помощью указанных продуктов СО2 восстанавливается до сахаров. Суммарная реакция фотосинтеза имеет вид:

Рисунок 4 – Схема обмена веществ

Гетеротрофная ассимиляция сводится к перестройке молекул: органические вещества пищи (белки, жиры, углеводы) простые органические молекулы (аминокислоты, жирные кислоты, моносахара)макромолекулы тела (белки, жиры, углеводы).

Белок – основной строительный материал клетки и организма. Помимо этого, белки выполняют целый ряд функций.

Задание 1.

Заполните таблицу 5.

Таблица 5 – Типы и функции белков

Белки – полимеры, состоящие из мономеров – аминокислот. Аминокислот 20 и они универсальны для всех организмов. Ряд из них организм человека может синтезировать сам (они называются заменимыми), а некоторые должен получать с пищей (незаменимые).

Задание 2.

Цепочка аминокислот, соединенных пептидной связью, представляет собой первичную структуру белка. Как образуются вторичная, третичная и четвертичная его структуры (рисунок 5)?

Заполните таблицу 6.

Таблица 6 – Структура белка

Рисунок 5 – Структурная организация молекул белка

Синтез белка в клетке осуществляется по матричному принципу, информацию об одной полипептидной цепи несет один ген (участок ДНК), ее «считывает» мРНК и несет в цитоплазму, к рибосомам – «машинам для синтеза белка». В ходе трансляции происходит «перевод» этой информации с языка нуклеотидной последовательности на язык последовательности аминокислот. Аминокислоты строго в порядке, записанном на мРНК, доставляются в рибосому тРНК и там присоединяются к цепочке белка. Транспортные РНК, несущие каждая свою аминокислоту, попадают в рибосому по принципу кодон – антикодонного соответствия (рисунок 6).

Каждая аминокислота закодирована триплетным кодом – тройками нуклеотидов на мРНК (таблица 7).

Рисунок 6 – Синтез белка

Задание 3.

Решите задачи:

а) Участок мРНК имеет последовательность нуклеотидов: …ААГЦАГГУУУУГГ… Определите аминокислотную последовательность закодированного здесь участка белковой молекулы.

б) Фрагмент цепи ДНК имеет вид ..ГААГАГЦЦАГЦАГАГАГААГГГА… Какие аминокислоты закодированы в этом участке ДНК (следует вспомнить правила транскрипции).

в) Фрагмент белка Д имеет следующий состав аминокислот: …мет-фен-тир-асп-гис-гис… Напишите нуклеотидный состав мРНК и ДНК, в которых закодирован данный белок.

Диссимиляция осуществляется в два этапа. Первый этап – бескислородное дыхание, неполное окисление глюкозы – гликолиз. Это ферментативный процесс расщепления шестиуглеродной глюкозы до двух трехуглеродных молекул пировиноградной кислоты.

Образовавшийся пируват может включаться в разные типы брожения в зависимости от условий (спиртовое, уксуснокислое, молочное, пропионовокислое). А при наличии в среде кислорода пируват расщепляется до конечных продуктов – это кислородное дыхание. Процесс протекает в митохондриях и называется циклом трикарбоновых кислот (или циклом Кребса). Суммарное уравнение дыхания: