ИТОГ-КСЕ-ДО в PDF раздача 2015.pdf

3. На матрице РНК создается аминокислотная цепь, образующая белок

(процесс трансляции).

Трансляция – это синтез белка на базе иРНК в рибосомах, куда транспортная РНК доставляет аминокислоты.

Для кодирования одной аминокислоты требуется сочетание трех нуклеотидов (триплет), получается, что генетический код

триплетный.

Один триплет соответствует строго определенной аминокислоте, например, триплет ГГУ соответствует амино-

кислоте Глицин

(Гли)15.

Рис. 7. Схема трансляции

В начале XX века участок молекулы ДНК, несущий информацию о строении одной молекулы белка или одной молекулы РНК, передаваемый от родителей к потомкам во время размножения получил название ген – это единица

117

расположенные в одинаковых участках таких парных хромосом, отвечают за один и тот же признак или свойство организма.

Различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участ-

ках хромосом, получили название аллели. Аллели могут быть доминантными – обозначаются заглавными буквами А, В и т.д. и рецессивными (обозначаются прописными буквами а, в и т.д.). Доминантный аллель всегда подавляет (скрывает) действие рецессивного.

Например, аллель гена, отвечающего за голубой цвет глаз - рецессивный (а) (на рисунке он под цифрой 1), а аллель того же гена, отвечающий за карие глаза – доминантный (А) (цифра 2). Если на одной парной хромосоме будет доминантный аллель, а на другой рецессивный – то цвет глаз в любом случае будет карий. Кстати, организм (или клетка), у которого на обеих парных хромосомах находятся только доминантные (АА) или только рецессивные аллели (аа), называется гомозигота (homos

118

– равный, одинаковый). Когда же на одной хромосоме находится доминантный, а на другой рецессивный аллель – такой организм (или клетка) называется ге-

терозигота (Аа) (hetero – разный).

Напомним, что в генах, участках молекулы ДНК, записана информация о признаках или свойствах организма. Гены расположены в молекуле ДНК, а значит, и в хромосоме, в строго определенном порядке, линейно. Совокупность генов конкретного организма (его полный хромосомный набор), определяющих его признаки, называется генотипом. Можно сказать, что генотип – это программа для развития организма, а то, что получается в результате реализации этой программы, под действием факторов окружающей среды называют фенотипом (совокупность признаков и свойств организма (внешних и внутренних)): вес, рост, цвет волос, глаз и т.д. и т.п.).

Большая часть информации, записанной в генотипе организма, достаточно стабильна и передаётся от поколения к поколению в неизменном виде, но некоторая небольшая часть меняется и передаётся потомству в уже изменённом состоянии. Например, большая часть генов у всех людей одинакова: поэтому все мы относимся к одному виду – Человек разумный, но все мы отличаемся за счёт изменения той небольшой части генов, меняющихся от поколения к поколению. Это уже вопросы изменчивости, о которых мы поговорим ниже.

119

ВВЕДЕНИЕ В УЕ 3.4.

Эволюционная концепция и концепция происхождения жизни

Цель изучения

1.Расширить представления о видах изменчивости, наследственности, борьбе за существование, естественном отборе;

2.Познакомиться с особенностями эволюционной концепции и концепций происхождения жизни;

3.Разобраться с механизмами микро- и макроэволюции, этапами биохимической эволюции.

Что Вы должны знать и уметь перед началом изучения

▪ иметь базовые представления по общей биологии в объеме средней школы.

В результате изучения Вы будете знать

▪виды изменчивости, что такое наследственность, борьба за существование, естественный отбор;

▪особенности эволюционной концепции и концепций происхождения жизни;

▪механизмы микро- и макроэволюции, этапы биохимической эволюции.

Ход изучения

1.Прочитайте теоретическую часть УЕ 3.4.

2.Рассмотрите приведенные примеры (где приведены).

3.По ходу изучения отвечайте на вопросы (самоконтроль):

а) Покажите отличия эволюционных идей Ламарка и Дарвина?

б) Опишите особенности синтетической теории эволюции в отличие от теории Дарвина?

в) Попробуйте по памяти воспроизвести рисунки 13 и 14?

г) Покажите отличия между существующими концепциями происхождения жизни.

д) Опишите суть концепции биохимической эволюции и ее этапы.

120

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ УЕ 3.4. Эволюционная концепция и концепция происхождения жизни

▪Генофонд – совокупность генов, которые имеются у особей, составляющих данную популяцию.

▪Гетеротрофы – живые организмы, существующие за счет потребления готовых органических веществ.

▪Естественный отбор − результат взаимодействия популяций и окружающей их среды, когда отбираются (выживают) только наиболее приспособленные.

▪Изменчивость - способность живых организмов приобретать новые признаки и качества.

▪Изоляция – возникновение барьеров, уменьшающих возможности обмена генетической информацией с другими группами особей данного вида, также создают генетическую неоднородность внутри вида, но и их действие ненаправленно.

▪Макроэволюция – эволюционными преобразованиями за длительный исторический период, приводящими к возникновению новых надвидовых форм организации живого (например, классов, типов и пр.).

▪Микроэволюция – эволюционные преобразования, протекающие в популяции за небольшой интервал времени и приводящие к изменению ее генофонда с образованием новых популяций и видов.

▪Мутации – случайные внезапные ненаправленные изменения ДНК, которые передаются из поколение в поколение.

▪Популяционные волны – периодические подъемы и спады численности популяции, которые происходят из-за различных природных факторов.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ УЕ 3.4. Эволюционная концепция и концепция происхождения жизни

III. ЭВОЛЮЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ

Суть концепции: виды живых организмов постоянно изменяются (эволюционируют) благодаря наследственной (мутационной) и модификационной изменчивости, борьбе за существование, естественному отбору. Элементарной единицей эволюции является популяция, а в основе эволюционного процесса лежит изменение генотипа популяций.

Так почему же мы такие разные? Почему на земле существует множество живых организмов? Почему есть очень просто устроенные организмы, а есть очень сложные? Как из одних видов получаются другие? Эти и множество других вопросов выводят нас на более общую биологическую проблему – проблему развития и постоянного изменения живой природы, т.е. эволюцию. Ответы на поставленные вопросы искали многие философы и ученые со времен Древ-

121

ней Греции, но впервые наиболее полно на них попытался ответить в начале XIX века французский биолог Жан Батист Ламарк.

Рис. 10. «Жираф Ламарка». Вытягивая шею и ноги, предки жирафа, поколение за поколением превратились в современных животных (http://nicpz.hit.bg/lamark3.jpg)

Он сделал выводы, что

1)все организмы изменчивы и одни виды постепенно преобразуются в новые виды под действием изменяющихся условий окружающей среды (пример «упражнение» предков жирафа (Рис. 10) в вытягивании шеи, которое привело к современной длинной шее);

2)изменения организмов, приобретенные в течение жизни, наследуются. Напомним, что наследственность − способность организма сохранять свои особенности и передавать их потомству.

Однако в своей теории Ламарк полагал, что эволюционное стремление к прогрессу в живых организмах заложено Богом, что с современной точки зрения является ошибочным.

Развернутую теорию эволюции разработал и опубликовал в 1859 году Чарльз Дарвин. В этой теории объясняется механизм эволюции, т.е. как из од-

122

них видов получаются другие. Эволюция происходит благодаря трем движущим силам:

1) Изменчивости - способно-

сти живых организмов приобретать новые признаки и качества.

Изменчивость бывает двух типов:

а) индивидуальная изменчивость (в современной теории эво-

люции – наследственная измен-

чивость) - внезапное изменение наследственных структур, вызванное естественным или искусственным путем (сегодня этот тип изменчивости связывают с мутациями – случайными изменениями ДНК);

б) групповая изменчивость (в Рис. 11. Изменчивость гребня у кур

современной теории эволюции – (http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/051/451.htm)

модификационная изменчи-

вость), которой подвержена группа организмов под влиянием внешней среды.

2)Борьбе за существование – любой живой организм при наличии неограниченной территории, корма и партнеров способен размножаться бесконечно, однако в природе мы видим, что выживает и достигает зрелости лишь небольшая часть потомства, наиболее приспособленные. Следовательно, остальные гибнут в борьбе за существование с представителями своего вида, других видов и условиями окружающей среды.

3)Естественному отбору – процессу избирательного и неизбежного уничтожения неприспособленных и выживанию наиболее приспособленных к данным условиям особей.

Указанные три движущих силы эволюции приводят к индивидуальной изменчивости, на базе которой в ряду поколений отбраковывается «ненужное» и закрепляется «нужное», что приводит к образованию новых видов.

Дарвин не мог в своей теории точно объяснить эволюционные механизмы наследственности (необходимая для этого молекулярно-генетическая концепция появилась только в XX веке). Именно поэтому в биологии получила развитие синтетическая теория эволюции (СТЭ) – основанная на синтезе теории эволюции Дарвина, генетики и экологии.

Особенности синтетической теории эволюции:

1. Выделяется элементарная единица эволюции: популяция – самая мелкая из групп особей, способная к эволюционному развитию. Эволюционный процесс имеет дело не с единичными особями, а именно с популяциями или, пра-

123

вильнее сказать, с их генофондами. Генофонд - совокупность генов, которые имеются у особей, составляющих данную популяцию.

2.Выделяется элементарный эволюционный процесс: изменение генофонда популяции.

3.Выделяются элементарные факторы эволюции: мутационный процесс,

популяционные волны, изоляция.

4.Движущим фактором эволюции является естественный отбор, основанный на отборе случайных и мелких мутаций.

нения ДНК, которые передаются из поколение в поколение. Причиной возник-

факторы организма. Мутации могут затрагивать отдельный ген, хромосому или весь генотип организма.

(Валина вместо Фенилаланина), а это означает, что в итоге будет собран другой белок.

Рис. 12. Схема последствий точечной мутации

Мутации возникают постоянно и накапливаются в , если мутация затрагивает рецессивный аллель определенного гена, тогда «дефектный» признак может проявиться только в гомозиготе, в гетерозиготе он будет скрыт доминантным аллелем. Однако сама мутация никуда исчезает, она сможет проявиться в следующем поколении. При этом нельзя сказать «хорошая» мутация или «плохая» (если, конечно, она не приводит к смерти). Потому, что мы не можем сегодня сказать, какие изменения могут оказаться полезными завтра. Окружающий мир меняется случайно и быстро, а за ним изменяются и организмы, включая человека. Все накопленные в популяции мутации являются «пищей» для естественного отбора.

124