Молекулярні механізми передачі спадкової інформації. Генетичний код та його особливості.

Генети́чний код — набір правил розташування нуклеотидів в молекулах нуклеїнових кислот (ДНК і РНК), що надає всім живим організмам можливість кодуванняамінокислотної послідовності білків за допомогою послідовності нуклеотидів.

У ДНК використовується чотири нуклеотиди — аденін (А), гуанін (G), цитозин (С) і тімін (T), які в україномовній літературі також часто позначаються буквами А, Г, Ц і Т відповідно. Ці букви складають «алфавіт» генетичного коду. У РНК використовуються ті ж нуклеотиди, за винятком тіміну, який замінений схожим нуклеотидом, —урацилом, який позначається буквою U (або У в україномовній літературі). У молекулах ДНК і РНК нуклеотиди складають ланцюжки і, таким чином, інформація закодована у вигляді послідовності генетичних «букв».Для синтезу білків в природі використовуються 20 різних амінокислот. Кожен білок є ланцюжком або декількома ланцюжками амінокислот в строго певній послідовності. Ця послідовність називається первинною структурою білка, що також у значній мірі визначає всю будову білка, а отже і його біологічні властивості. Набір амінокислот також універсальний для переважної більшості живих організмів.

· Триплетність — три послідовно розміщені нуклеотиди кодують одну з 20 амінокислот, які разом утворюють триплет, або кодон.

· Безперервність — кодони не розділяються між собою, тобто інформація зчитується безперервно. Кожний з кодонів не залежить один від одного і під час біосинтезу зчитується повністю.

· Дискретність — один і той же нуклеотид не може входити одночасно до складу двох або більш кодонів.

· Специфічність — кожний кодон може кодувати лише одну амінокислоту. Завдяки цьому генетичний код не перекривається.

· Виродженість — одна і та ж амінокислота може кодуватися декількома різними кодонами.

· Колінеарність — послідовність кодонів нуклеотидів точно відповідає послідовності амінокислотних залишків у поліпептиді

· Наявність термінальних кодонів — беззмістовних, або стоп-кодонів, які не здатні кодувати амінокислоти. Вони виконують функцію роздільника між двома ланцюгами кодонів та переривають синтез поліпептиду.

· Універсальність — єдиний генетичний код є, практично, однаковим в організмах різного рівня складності — від вірусів до людини (хоча існують кілька інших, менш поширених варіантів генетичного коду

49. Характеристика основних етапів енергетичного обміну у клітинах. Енергети́чний о́бмін організмів здійснюється у три послідовних етапи:

· а) підготовчий;

· б) безкисневий;

· в) кисневий;

Підготовчий етап здійснюється у цитоплазмі клітин одноклітинних організмів та у шлунково-кишковому тракті багатоклітинних організмів. Молекули білків, жирів, вуглеводів розщеплюються за участю ферментів на простіші сполуки: білки на амінокислоти, вуглеводи на моносахариди і т. д. Енергія розсіюється у вигляді теплоти.

Безкисневий етап — ферментативне розщеплення простих органічних сполук у клітинах. Прикладом такого є гліколіз (від грец. glykys — солодкий і lysis — розпад)— багатоступінчасте безкисневе розщеплення Глюкози на дві молекули піровиноградної або молочної кислоти у м'язових клітинах. У процесі розпаду глюкози беруть участь 13 різних ферментів. Під час гліколізу виділяється 200 кДж енергії. 84 кДж використовується для синтезу 2-х молекул АТФ, а решта (116 кДж) використовується у вигляді теплоти.

Спиртове бродіння — тип перетворення глюкози, коли вона розпадається на дві молекули етилового спирту та дві молекули вуглекислого газу.

Молочно-кисле (молочне) бродіння — вид безкисневого бродіння.

Кисневий(аеробний) етап здійснюється на мембранах мітохондрій. Важливе місце в аеробному енергетичному обміні належить циклу Кребса, названому так на честь англійського біохіміка Х.Кребса, який відкрив цей процес у 1937 р. На початку циклу піровиноградна кислота реагує з щавлевооцтовою, утворюючи лимонну кислоту. Остання через низку послідовних реакцій перетворюється на інші кислоти. Внаслідок таких перетворень відтворюється щавлевооцтова кислота, яка знов реагує з піровиноградною і цикл знов повторюється. У кожному циклі Кребса утворюється одна молекула АТФ. Крім того, в ході біохімічних реакцій циклу від органічних кислот відщеплюються атоми Гідрогену. Ці атоми відновлюють певні сполуки.

50. Клас плазуни. Сучасні плазуни близько 7 тис. видів. Представлений різними формами, які мешкають повсюдно, але віддають перевагу районам з теплим і жарким кліматом. Плазуни не пов'язані в своєму розвитку з водним середовищем. Ті малочисельні види, які живуть у воді, дихають легенями і для розмноження виходять на сушу. Серед представників класу є рослиноїдні та м'ясоїдні (хи­жаки).

Основні ароморфози класу: формування грудної клітини; ди­ференціювання дихальних шляхів; міжшлункова перегородка в серці; зачатки кори головного мозку; повторні тазові нирки; заро­дкова оболонка — амніон і шкаралупна оболонка яйця.

Морфофізіологічна характеристика класу. Розміри тіла реп­тилій від декількох см. до 10 м. Тіло підрозділяється на голову, шию, тулуб, хвіст і дві пари п'ятипалих кінцівок. Шия забезпе­чує рухливість голови.

Шкіра складається з багатошарового епідермісу та сполучно­тканинної дерми. Верхні шари епідермісу роговіють, утворюючи додатки (луски, щитки, панцирі). Шкірних залоз у рептилій майже немає, унаслідок чого їх шкіра суха. Ороговіння шкіри і слабкий розвиток залоз (виділять головним чином пахучі секре­ти) захищає тіло тварин від втрати води.

Хребет ділиться на п'ять відділів: шийний, грудний, попере­ковий, крижовий і хвостовий (у змій хребет має тільки тулубний і хвостовий відділи).

Мускулатура плазунів більш диференційована, ніж у амфі­бій. Розвиваються жувальні м'язи, що приводять у рух щелепи, з'являється шийна мускулатура. У зв'язку з переходом рептилій на легеневе дихання утворюються міжреберні м'язи, що приво­дять в рух грудну клітину.

Травний тракт має добре відособлені відділи: ротову порож­нину, глотку, стравохід, шлунок, тонку, товсту кишку, яка від­кривається в клоаку. Є печінка з жовчним пузирем і під­шлункова залоза.

На дні ротової порожнини розташовується жвавий м'язистий язик. На щелепах та інших кістках ротової порожнини сидять численні зуби. У деяких змій є великі отруйні зуби (кобри, морські змії, гадюки). Ці зуби мають прото­ки, в які поступає секрет виробляючих отруту видозмінених слинних залоз. У ротову порожнину відкриваються протоки добре розвинених слинних залоз.

Дихальна система представлена мішкоподібними легенями, від стін яких відходять численні перегородки, які поділяють по­рожнину легені на дрібні осередки. Є трахея і бронхи. У змій збе­рігається тільки одна права легеня.

Кровоносна система рептилій розвивається у напрямі більш повного розділення артеріального і венозного кровотоків. Серце трикамерне, але перегородка між передсердям завжди повна (у хвостатих амфібій перегородка між передсердям неповна, крім того, неповна перегородка є в шлуночку, завдяки чому кров тут змішується тільки частково).

У крокодила серце має два самостійні шлуночки. Є два кола кровообігу, більш повно розділені, ніж у земноводних. Плазуни холодно­кровні тварини.

Органи виділення представлені парними вторинними (тазо­вими) нирками. Основним продуктом білкового обміну у рептилій служить сечова кислота, майже нерозчинна у воді.

Рептилії різностатеві, запліднення завжди внутрішнє. У де­яких видів спостерігається партено-генетичний розвиток. Розви­ток прямий. З яйця вилуплюється молода тварина, схожа за будовою з дорослою, з недорозвиненими тільки статевими зало­зами. Більшість плазунів відкладають яйця в ґрунт. У деяких змій (морські змії) спостерігається іс­тинне живородіння, при якому формується плацента, у принципі схожа з плацентою ссавців.

Нервова систем а рептилій ускладнюється, головний мозок більш розвинутий. Передній мозок має відносно великі розміри, з'являється кора великих півкуль із сірої мозкової речовини. іяльність центральної нервової системи у рептилій в цілому стоїть на більш високому рівні, ніж у амфібій. Проте основу їх поведінки складають безумовні рефлек­си.

Високого розвитку досягають органи чуття. Очі забезпечені повіками. Є третє віко — мигальна перетинка, яка закриває око з його переднього кута. Око пристосовано до розгляду предметів, що знаходяться на різних відстанях. У деяких змій на передньому кінці голови є ямки, здатні сприймати інфрачервоне випроміню­вання, а також різницю температур між предметами з точністю до тисячних часток градуса. Орган слуху рептилій складається з се­реднього (одна слухова кісточка і барабанна перетинка) і внутрі­шнього вуха (порівняно з амфібіями завитка має більш великі розміри). Він має порівняно просту будову, що указує на відносно невелику роль його в житті плазунів. Добре розвинений нюх. У плазунів у ротовій порожнині є особливий орган, що дозволяє тонко розрізняти запахи.

Систематика плазунів Клас Рептилії ( Reptilia )-- Підклас Анапсиди ( Anapsida )-- Ряд черепахи-- Підряд Прихованошийні черепахи-- Родина Прісноводні черепахи-- Черепаха болотяна європейська--Підряд Морські черепахи-- Родина Морські черепахи-- Зелена або супова черепаха-- Підклас Архозаври-Ряд Крокодили-- Родина Алігатори-- Алігатор китайський-- Родина Справжні крокодили--Нільський крокодил- Підклас Лепідозаври-- Ряд Лускат-- Підряд Ящірки-- Родина Хамелеони-- Родина Справжні ящірки-- Підряд змії-- Родина Удави-- Удав звичайний

Лускаті не живуть в Арктиці й Антарктиці, так як вони, як і представники інших рядів плазунів (крокодили, черепахи, клювоголові) є холоднокровними. Як уже згадувалося, тіло цих тварин покрите різноманітними за формою роговими лусками, зернятками, щитками. У деяких видів під ними розташовуються кісткові пластинки. Тіло лускатих подовжене, циліндричної форми. У ящірок є передні, задні парні кінцівки та хвіст, а змії й амфісбени позбавлені кінцівок.

Характерна ознака лускатих - рухоме з'єднання квадратної кістки верхньої щелепи з черепною коробкою. До верхньої або внутрішньої поверхні щелеп прикріплені зуби. Є клоака, яка виглядає як поперечна щілина. Запліднення лускатих, як і всіх рептилій внутрішнє. Ці тварини відкладають яйця. Змії - безногі лускаті рептилії.

Черепахи. Це своєрідні плазуни, характерною ознакою яких є те, що їхнє тіло вкрите кістково-роговим або кістково-шкірястим панциром. Він складається із спинного й черевного щитів, утворений розширеними кістками скелета. Зубів у черепахи немає; її щелепи, схожі на дзьоб, укриті роговими пластинками. У черепах добре розвинуті зір та нюх. Шийний і хвосто­вий відділи хребта рухливі, інші приросли до спинного щита панцира.

Ряд особливостей будови крокодилів, у першу чергу досконалість нервової. Зокрема, легені в них мають усередині багато перегородок, а сер­це, на відміну від усіх інших плазунів, чотирикамерне, хоча венозна й артеріальна кров, виходячи з нього, частково змі­шується..
Крокодилів у сучасній фауні 23 ви–ди, що об’єднані у 4 родини. Усі вони хижаки, найбільші з них часто небезпечні для людини, хоча чимало серед них і невеликих, або ж вкрай спеціалізованих до живлення виключно рибою (як, наприклад, гавіали).

51. Внутрішнє середовище здійснює зв’язок між усіма органами й клітинами організму, між організмом і навколишнім середовищем. Здатність зберігати постійність внутрішнього середовища шляхом саморегуляції називається гомеостазом.
Тканинна рідина заповнює простір між клітинами, тканинами й органами. Вона утворюється з плазми та є посередником між кров’ю і клітинами. З кровоносних капілярів поживні речовини надходять у тканинну рідину, а потім по градієнту концентрації — у клітини. Продукти життєдіяльності клітин через тканинну рідину потрапляють у кров, яка доставляє їх до органів виділення.
Кров — вид сполучної тканини. Фізіологічні функції крові. Кров, що циркулює в судинах, виконує наступні функції.
Транспортна функція крові полягає в тому, що вона переносить гази, поживні речовини, продукти обміну речовин, гормони, медіатори, електроліти, ферменти та ін Ці речовини можуть залишатися в крові незміненими або вступати в різні, здебільшого нестійкі сполуки з білками плазми (залізо, мідь, гормони та ін), гемоглобіном (кисень) і в такій формі доставлятися до тканин.
Дихальна функція полягає в тому, що гемоглобін еритроцитів переносить кисень від легень до тканин організму, а вуглекислий газ від клітин до легень. Крім того, гази в невеликій кількості транспортуються кров'ю в стані простого фізичного розчинення і у складі хімічних сполук.
Поживна функція - перенесення основних поживних речовин від органів травлення до тканин організму. У залежності від потреб організму живильні речовини мобілізуються з депо і транспортуються до працюючих органам.
Екскреторна функція (видільна) здійснюється за рахунок транспорту «шлаків життя» - кінцевих продуктів обміну речовин (сечовини, сечової кислоти, тощо) і зайвих кількостей солей і води від тканин до місць їх виділення (нирки, потові залози, легені, кишечник).
Водний баланс тканин залежить від концентрації солей і кількості білка в крові і тканинах, а також від проникності судинної стінки. Наприклад, при зниженні рівня білка в крові (у результаті посиленого виходу води з судин у тканини) можуть розвинутися набряки, тому що білок має здатність утримувати воду в судинному руслі.
Регулювання температури тіла здійснюється за рахунок фізіологічних механізмів, що сприяють швидкому перерозподілу крові в судинному руслі. Під час надходження крові в капіляри шкіри тепловіддача збільшується, перехід ж її в судини внутрішніх органів сприяє зменшенню втрат тепла.
Кров виконує захисну функцію, будучи найважливішим фактором імунітету. Це обумовлено наявністю у крові антитіл (специфічних білків, знешкоджуючих бактерії і продукти їх життєдіяльності), ферментів, спеціальних білків крові (пропердін), що мають бактерицидні властивості, що відносяться до природних факторів імунітету, і формених елементів. Одним з найважливіших властивостей крові є її здатність згортатися, що при травмах охороняє організм від крововтрати.
Регуляторна функція полягає в тому, що надходять в кров продукти діяльності залоз внутрішньої секреції, травні гормони, солі, іони водню та ін через центральну нервову систему і окремі органи (або безпосередньо, або рефлекторно) змінюють їх діяльність.

Кров складається зплазмиіформених елементів. Плазма складає 55—60 % за об’ємом (3 л). До її складу входять вода (90 %), мінеральні й органічні речовини (10 %). До мінеральних речовин належать катіони металів і неорганічні аніони. Мінеральні речовини виконують важливу роль у підтримці осмотичного тиску крові. До органічних речовин плазми належать білки, глюкоза, ліпіди, органічні кислоти. Найважливішими білками крові є альбумін, глобулінові білки та фібриноген. Альбумін утримує воду в судинному просторі, перешкоджаючи її дифузії в тканинну рідину, зв’язує і транспортує катіони металів, гормони, лікарські препарати, глюкозу та жирні кислоти. Глобуліни виконують захисну функцію, беручи участь у розвитку процесів імунітету. Фібриноген необхідний для утворення тромбу.
Формені елементи крові — еритроцити, тромбоцити, лейкоцити.

Гомеостаз — це постійність внутрішнього середовища і фізіологічних функцій організму (сталість хімічного складу та фізико-хімічних властивостей, він виражається наявністю ряду стійких показників (констант), характеризує нормальний стан організму: температуру, тиск крові, кількість у крові речовин(Са, К, Na). Найважливіша роль у підтриманні гомеостазу належить нервовій системі, яка регулює діяльність органів і систем організму. Гомеостаз регулюється безпосередньо проміжним мозком.

Гру́па кро́ві — це класифікація крові за наявністю або відсутністю певних успадковуваних антигенів на поверхніеритроцитів. Такими антигенами можуть бути білки, вуглеводи, глікопротеїни або гліколіпіди, в залежності від системи груп крові. У людини відомо близько тридцяти систем груп крові , серед яких найважливішими єсистема AB0 та система Rh. У разі переливання крові тільки несумісність за цими двома системами може становити серйозну загрозу для здоров'я.

За системою AB0 є два основні білки еритроцитів (гемаглютиногени), позначаються літерами А і В (латинський алфавіт), та два додаткові білки плазми (гемаглютиніни)- Альфа та Бета (грецький алфавіт). Відсутність гемаглютиногенів позначають цифрою «0». За їхньою наявністю чи відсутністю визначають чотири групи крові:

· без аглютиногенів та з обома аглютинінами — (0) відома також як І

· тільки з аглютиногенами А та з аглютиніном бета — (А) відома також як ІІ

· тільки з аглютиногенами В та з аглютиніном альфа — (В) відома також як ІІІ

· з обома аглютиногенами та без аглютинінів — (АВ) відома також як IV

Несумісність крові відбувається, якщо еритроцити однієї крові несуть антигени (А або В), а в плазмі іншої крові містяться відповідні антитіла – альфа або бета. Переливати еритроцити, плазму і особливо цільну кров від донора до реципієнта потрібно суворо дотримуючись групової сумісності. Щоб уникнути несумісності крові донора і реципієнта, необхідно лабораторними методами точно визначити їх групи крові. Найкраще переливати кров, еритроцити і плазму тієї ж групи, яка визначена у реципієнта. Також при переливанні крові завжди визначається основний поверхневий еритроцитарний антиген системи резус, за яким оцінюють резус-належність людини. Антиген Rh - один з еритроцитарних антигенів системи резус, розташовується на поверхні еритроцитів. В системі резус розрізняють 5 основних антигенів. Основним є антиген Rh (D), який зазвичай називають резус-фактор. Еритроцити близько 85% людей несуть цей білок, тому їх відносять до резус-позитивних (позитивних). У 15% людей його немає, вони резус-негативні (негативні). Наявність резус-фактора не залежить від групової приналежності за системою АВ0, не змінюється протягом життя, не залежить від зовнішніх причин.

Серед ускладнень гемотрансфузійної терапії біля 80% мають імунну природу. Переливання крові та її компонентів призводить до серйозних імунних реакцій, зумовлених як дією складових компонентів крові донора на імунну систему хворого, так і навпаки, імунокомпетентні клітини і органи реципієнта впливають на перелиту кров. В свою чергу імунні реакції та ускладнення можуть бути зумовлені антигенною несумісністю між еритроцитарними антигенами донора і реципієнта (ABO – несумісність, Rh – несумісність і др.), лейко- і тромбоімунізацією, несумісністю білків плазми.

Другими словами, причиною імунних реакцій і ускладнень є імунологічна несумісність крові донора і реципієнта (несумісність еритроцитів, лейкоцитів або тромбоцитів, або алергічні реакції на компоненти плазми). Імунні ускладнення зумовлені таким чином сенсибілізацією донорськими еритроцитами, другими клітинами або білками плазми. Рідше виникає імунна реакція клітин або сироватки донора проти організму реципієнта. Зазвичай специфічні імунологічні ускладнення є одними з найбільш небезпечних гемотрансфузійних ускладнень.

Гемотрансфузії можуть викликати також неімунн і побічні ефекти і небезпеки – перенесення бактерій, інфекційних, вірусних, паразитарних захворювань, а також ускладнення, що зв”язані з технічними помилками і фізикохімічними чинниками.

52. Хромосомна теорія спадковості. В основі теорії лежить поведінка хромосом під час мейозу, від якого залежить якість сформованих гамет. Основні положення теорії, сформульовані Г. Морганом, такі:

1. Одиницею спадкової формації є ген.

2. Гени в хромосомах розташовані лінійно і утворюють групу зчеплення. Гени, розташовані в одній хромосомі, успадковуються разом, зчеплено.

3. Зчеплення генів може порушуватися у процесі мейозу в результаті кросинговеру.

4. У процесі мейозу гомологічні хромосоми, а отже, і алельні гени, потрапляють в різні гамети. Гамети завжди гаплоїдні (1n).

5. Негомологічні хромосоми, а отже, і неалельні гени розходяться довільно, незалежно один від одного й утворюють різні комбінації в гаметах, число яких визначається за формулою 2 ⁿ, де n – кількість пар гомологічних хромосом. У результаті кросинговеру кількість комбінацій генів у гаметах збільшується.

Вивчаючи та по рівнюючи хромосомні набори самців і самок, учені встановили, що у багатьох випадках визначення статі залежить від генотипу. У соматичних клітинах самця та самки всі пари хромосом, крім однієї, схожі і несуть однакові типи генів. Хромосоми, представлені в обох статей однаковими гомологічними парами, називаються аутосомами. Пара хромосом, за якою відрізняють самця від самки, називається статевою. У людини 22 пари аутосом і одна пара статевих хромосом.

Статеві хромосоми бувають двох типів: X і Y. Стать визначається їхнім сполученням (XX або XY). Стать, яка визначається наявністю XX –хромосом, на­зивається гомогаметною, а наявністю XY – хромосом — гетерогаметною. Гетерогаметні утворюють 2 типи гамет за статевими хромосомами: X, Y; гомогаметні — один тип: X. У більшості організмів (ссавці і людина, рептилії, амфібії, мухи тощо) жіноча стать гомогаметна (XX), чоловіча — гетерогаметна (XY). У птахів, деяких риб, метеликів самці гомогаметні (XX), а самки — гетерогаметні (XY). У деяких випадках стать визначається відсутністю однієї хромосоми у парі: у прямокрилих, павуків самки мають XX – набір, асамці — XО – набір хромосом. Крім хромосомного, є інші механізми визначення статі. Наприклад, удеяких безхребетних (коловерток, черв’яка-динофілюса) стать визначається до запліднення. Зяйцеклітин, багатих на жовток і великих, утворюються самки, з дрібніших — самці. На формування статі деяких риб і земноводних впливають умови довкілля — у них закладаються водночас зачатки чоловічих і жіночих статевих залоз, але розвивається тільки один тип. У випадках визначення статі за хромосомним набором співвідношення становить 1:1.

Успадкування ознак, зчеплених зі статтю. Є ознаки, на характер успадкування яких впливає стать організму. Це пояснюється неоднаковим генним складом X та Y – хромосом. Втрата X –хромосоми спричиняє загибель зиготи. Y – хромосома зустрічається тільки у особин однієї статі. Більшість ознак у цій парі зосереджені в X – хромосомі, бо в Y – хромосомі кількість генів обмежена. У гетерогаметних особинах деякі гени не мають пари, ці ознаки несе тільки X– NT>хромосома. Тому ознаки, розташовані в статевих хромосомах (зчеплені зі статтю), по-іншому проявляються у різних статей. Так, ген дальтонізму у людини знаходиться в статевій X – хромосомі і є рецесивним. Його носієм може бути жінка, а прояв ознаки спостерігається у чоловіків.. Рецесивна ознака передається від матері синам і виявляється у них, а від батьків — дочкам, але частіше за все не проявляється.

53. В основу змісту біології 10—11 класів покладено вивчення рівнів організації живого (молекулярно-клітинний, організмовий, популяцій­но-видовий, екосистемний, біосферний). На рівні кожної системи про­стежуються їхні основні ознаки: обмін речовин та енергії, цілісність живих систем, взаємозв'язок із довкіллям. Розпочинається курс біоло­гії розділом «Універсальні властивості організмів»: вивчаються хіміч­ний склад організмів, будова й життєдіяльність клітин, функції тканин багатоклітинного організму, функціонування організму як системи. Знання про клітину становить основу розуміння законів спадковості й закономірностей мінливості. Засвоюючи цитологічні й генетичні по­няття, учні готуються до вивчення розмноження та індивідуального розвитку організмів. Екологічні закономірності вивчаються в розділі «Надорганізмові рівні організації живої природи». Завершується курс розділом «Історичний розвиток органічного світу». Знання біологіч­них закономірностей розширюються, поглиблюються інформацією про фактори еволюції, адаптацію як результат еволюційного процесу. Сучасна система рослинного й тваринного світу вивчається на рівні ве­ликих таксонів.

Загальна структура навчального матеріалу шкільного курсу «Біоло­гія» така: цілісне первинне ознайомлення з живою природою (вступ, на якому узагальнюються знання учнів із початкової школи) —диферен­ційоване вивчення систем різного рівня організації, починаючи від системи нижчого порядку (вивчення царств живої природи та надорга-нізмових систем), — узагальнення знань про цілісність живої природи. Отже, спочатку учні знайомляться з узагальненою характеристикою живої природи, її цілісністю та системним характером організації. Завдяки опорі на об'єктивну реальність, що доступна безпосередньому сприйняттю, формується цілісний чуттєво-конкретний образ живої природи. Далі вивчаються клітинно-організмовий, популяційно-видо­вий та екосистемно-біосферний рівні організації життя з урахуванням їхньої цілісності, системності та ієрархічного принципу побудови. На завершальному етапі вивчення живої природи інтегруються знання учнів на основі фундаментальних властивостей живої природи: струк­турно-функціональної цілісності, системності організації та різнома­нітності.

Для логічного завершення вивчення особливостей будови й функ­ціонування представників різних царств живої природи та формування абстрактного поняття «організм», «організмовий рівень організації життя» передбачено узагальнення знань школярів на основі розгляду конкретних організмів як відкритих систем. Узагальнення й система­тизацію знань вважають загальнофункціональним спрямуванням вивчення змісту навчального матеріалу. Застосування даного принци­пу дає змогу систематизувати здобуті учнями знання про конкретні фо­рми організмів і використати їх для загальної характеристики цих представників. Це забезпечує реалізацію принципу дієвості знань, коли постійно повертаються до раніше засвоєної інформації, яка виступає засобом цілісного пізнання нового об'єкта: відбуваються внутрішнє сприйняття запропонованих знань, визнання їхньої важли­вості, цікавості, корисності тощо. Далі нові знання включаються в сис­тему вже набутих або змінюють її.

Загалом при конструюванні змісту програми використано різнома­нітні підходи та принципи, реалізація яких у сукупності дає змогу ефективно розв'язати завдання, поставлені перед шкільним курсом «Біологія» на рівні загальнотеоретичного уявлення про зміст освіти.

Генетика Більшість бактерій мають одну кругову хромосому, розмір якої може бути від лише 580 000 пар нуклеотидів у патогена людини Mycoplasma genitalium. до 12 200 000 пар основ в бактерії Sorangium cellulosum, що живе у ґрунті. Спірохети — відомий виняток, деякі з цих бактерій, наприклад, Borrelia burgdorferi, причина хвороби Лайма, містять єдину лінійну хромосому. Бактерії також можуть містити плазміди, які є маленькими позахромосомними молекулами ДНК, що інколи містять генистійкості до антибіотиків або фактори вірулентності. Інший вид бактеріальної ДНК — інтегровані віруси (бактеріофаги). Існують багато видів бактеріофагів, деякі просто заражають і руйнують бактерію-господаря, коли інші вставляють свою ДНК в бактеріальну хромосому. Бактеріофаг може містити гени, які змінюють фенотип господаря: наприклад, при еволюції Escherichia coli O157:H7 і Clostridium botulinum гени токсину бактеріофагу перетворили безневинних спадкових бактерій на смертельних патогенних.

Бактерії, як безстатеві організми, успадковують ідентичні копії генів своїх батьків (тобто, вони є клонами). Проте, всі бактерії можуть еволюціонувати шляхом змін їхгенетичного матеріалу (ДНК) при мутаціях. Частоти мутацій сильно залежать від виду бактерії і навіть від штаму одного виду бактерій. Мутації у бактерій є наслідком як випадкових мутацій — помилок при зчитуванні протягом копіювання та впливу радіації — так і «стресових мутацій», де бактерія навмисно збільшує частоту мутацій у стресових умовах.

Деякі бактерії також можуть переносити генетичний матеріал між клітинами. Є три основні шляхи, як це може відбуватися. По-перше, бактерії можуть прийняти екзогенну ДНК із свого оточення у процесі, що називається трансформацією. Частіше переносяться не хромосомні гени, а плазміди. Гени можуть також бути перенесені за допомогою процесу трансдукції, коли бактеріофаг, вбудовуючись в бактерію привносить чужорідну ДНК до хромосоми. Третій метод передачі гена — бактеріальна кон'югація, коли ДНК переноситься прямим контактом між клітинами, для чого можуть використовуватися деякі типи ворсинок. Загалом всі ці шляхи переносу генетичнго матеріалу називаються горизонтальним переносом генів, і часто відбуваються за природних умов. Горизонтальний перенос генів грає у бактерій роль, дещо подібну до статевого розмноження у еукаріотів. Цей процес особливо важливий у придбанні бактеріями Резистентність (стійкість) до антибіотиків, оскільки він дозволяє швидку передачу генів резистентності між бактеріальними клітинами
морфологія Більшість бактерій мають або сферичну форму — так звані коки (від грецького слова kókkos — зерно або ягода), або паличковидну — так звані бацили (від латинського слова bacillus — паличка). Деякі паличковидні бактерії (вібріони) дещо зігнуті, а інші формують спіральні завитки (спірохети). Вся ця різноманітність форм бактерій визначається структурою їх клітинної стінки та цитоскелету. Ці форми важливі для функціонування бактерій, оскільки вони можуть впливати на здатність бактерій отримувати поживні речовини, прикріплятися до поверхонь, рухатися і рятуватися від хижаків
Фізіолого-біохмічні Бактерії — мікроскопічні, переважно одноклітинні, організми, для яких характерна наявність клітинної стінки, цитоплазми, різних включень, відсутність ядра, мітохондрій, пластид та інших органел. Вони звичайно мають клітинні стінки, як рослинні та грибні клітини, але бактеріальні клітинні стінки звичайно зіткані з пептидогліканів. Більшість з них дуже малі, звичайно тільки 0,5—5,0 мкм у своєму найбільшому розмірі, хоча гігантські бактерії, такі, як Thiomargarita namibiensis та Epulopiscium fishelsoni, можуть виростати до 0,5 мм у розмірі та бути видимими неозброєним оком. Деякі бактерії (наприклад, мікоплазми) настільки дрібні, що можуть проходити крізь бактеріальні фільтри.

Повний набір генів, яким володіє клітина мікроорганізма є генотипом. Прояв сукупності спадкових морфологічних ознак і фізіологічних процесів називається фенотипом (від гр. Фаіно — проявляти, показувати). Подібні мікроорганізми за генотипом можуть істотно відрізнятися за фенотипом. Фенотипові відмінності між мікроорганізмами, які мають однаковиий генотип, називаються модифікаціями, або фенотиповими адаптаціями. Таким чином, взаємодія генетичних задатків з зовнішнім середовищем може бути причиною винекнення різних фенотипів. Модифікації існують до того часу, поки діє фактор, який їх викликає, вони не передаються по спадковості. Фенотипова мінливість не приводить до змін генетичного аппарату бактерій, вона носить адаптаційний характер. Наприклад, бактерії роду Azotobacter активно фіксують молекулярний азот тоді, коли в грунті йго не вистачає, коли в грунт внести мінеральні азотні добрива, то азотфіксація знижується.

В природі фенотипові відмінності часто повторюються в житті прокаріот. Нерідко вони носять циклічний характер, який пов”язаний з сезонними кліматичними факторами. Наприклад, в грунтах південних районів в сезон посушливого літа більшість бактерій утворює слизистий матрикс, який оберігає клітину від висихання. Фенотипова мінливість сприяє виживанню мікробної популяції.

55. Синтети́чна тео́рія еволю́ції — комплекс уявлень про еволюційний процес, що виник унаслідок поєднання положень класичного дарвінізму з ученням про мутації та уявленнями про популяцію як елементарну одиницю еволюції.

Основні положення синтетичної теорії еволюції:

Дата добавления: 2015-08-21