У дигетерозиготных растений есть и пропигмент А, и фермент В, участвующие в образовании пурпурного пигмента. Продукты неаллельных генов взаимно дополняют друг друга. Такая форма взаимодействия генов разных аллельных пар носит название комплиментарности – взаимодополнения.
Пример другой формы взаимодействия генов – эпистаза – развитие окраски плодов у тыквы. Окрашенными плоды тыквы будут только в том случае, если в генотипе растений отсутствует доминантный ген В из другой аллельной пары. Этот ген подавляет развитие окраски у плодов тыквы, а его рецессивная аллель b не мешает окраске развиваться.
У пшеницы красный цвет зерен определяется двумя генами: А1, А2. Неаллельные гены обозначены здесь одной буквой А(а), потому что определяют развитие одного признака. При генотипе А1А1А2А2 окраска зерен наиболее интенсивная, при генотипе а1а1а2а2 они имеют белый цвет. В зависимости от числа доминантных генов в генотипе можно получить все переходы между интенсивно красной и белой окраской.
Таким образом, многие признаки развиваются при взаимодействии нескольких пар генов – полимерных, действующих в одном направлении.
Часто встречаются и ситуации, когда один ген определяет развитие нескольких признаков и свойств организмов. Такое явление получило название плейотропии. Так, например, у человека известен ген, определяющий одновременно развитие дефекта ногтей и коленной чашечки.
Вопрос 2. Соотношение организмов-продуцентов, консументов, редуцентов в экосистеме
Любое природное сообщество состоит из совокупности организмов, которые по типу питания можно разделить на функциональные группы.
Первой функциональной группой биоценоза являются автотрофы-производители (продуценты) органических веществ, способные аккумулировать солнечную энергию в процессе фотосинтеза и образовывать органические вещества. Чаще всего в роли продуцентов выступают зеленые растения.
Ко второй функциональной группе относятся гетеротрофные организмы, которым для питания необходимы уже готовые органические вещества. Различают две группы гетеротрофов: консументы, или потребители, и редуценты, то есть разрушители. К консументам относятся животные. Травоядные животные употребляют растительную пищу, а плотоядные – животную.
К редуцентам относятся микроорганизмы – бактерии и грибы. Редуценты разлагают выделения животных, остатки мертвых растений, животных и микроорганизмов, другие органические вещества. Разрушители питаются органическими соединениями, образующимися при разложении. В процессе питания редуценты минерализуют органические отходы до воды, углекислого газа и минеральных элементов. Продукты минерализации вновь используются продуцентами.
Графическое изображение соотношения между продуцентами, консументами и редуцентами в экосистеме называется экологической пирамидой.
В наземных экосистемах количественные показатели продуцентов выше, чем консументов; консументов первого порядка больше, чем консументов второго порядка; консументов второго порядка больше, чем консументов третьего порядка и т. д.
При переходе с одного трофического уровня на другой численность особей уменьшается, а их размер увеличивается. В некоторых водных экосистемах, отличающихся исключительно высокой биологической прордуктивностью продуцентов, экологическая пирамида может оказаться обращенной, «перевернутотй», т. е. количественные показатели консументов могут быть выше, чем продуцентов и редуцентов. В некоторых глубоководных и подземных экосистемах практически нет звена продуцентов, их продукция приходит извне, от поверхностных экосистем.
Передача энергии с одного пищевого уровня на другой происходит с очень малым КПД. С уровня на уровень переходит около 10 % энергии, что объясняет уменьшение числа и суммарной массы организмов на каждом последующем уровне и ограниченность количества звеньев в пищевой цепи.
Вопрос 3. С помощью опыта доказать, что фермент в клетках клубня картофеля, расщепляющий перекись водорода, имеет белковую природу. Какова химическая природа всех ферментов?
Доказать, что фермент в клубнях картофеля, расщепляющий перекись водорода, имеет белковую природу можно, поставив следующий опыт.
В две пробирки нальем по 1 мл перекиси водорода. В одну пробирку поместим небольшой кусочек вареного клубня картофеля, а в другой – сырого.
В пробирке с сырым картофелем наблюдается бурное выделение пузырьков газа (кислорода), образовавшегося в результате расщепления перекиси водорода ферментом – пероксидазой, содержащийся в живых клетках картофеля.
В пробирке с вареным картофелем пузырьки газа не выделяются. Реакция расщепления не идет, так как фермент разрушается при варке картофеля. Только белки под действием высоких температур денатурируют, т. е. теряют свою структуру, а, следовательно, и свойства, значит фермет-пероксидаза имеет белковую природу.
Все ферменты являются белками по своей природе, но не все белки выполняют в клетках ферментивную функцию.
Вопрос 1. Генетика человека. Методы изучения наследственности человека, наследственные заболевания, их профилактика
Человек как генетический объект сложен для изучения. Ясно, что экспериментировать с ним, как с животным или растением, недопустимо. Смена одного поколения у человека происходит за 25 лет. Все это затрудняет изучение наследственных свойств у человека и их передачи в поколениях.
Существуют следующие методы изучения наследственности человека.
1. Гибридологический метод. Можно установить генотип организма, доминантность или рецессивность исследуемого признака, сцепление генов с полом и др.
2. Цитологический метод заключается в изучении количества, формы и размеров хромосом.
3. Генеалогический метод заключается в изучении наследования какого-либо признака в ряду поколений у возможно большего числа родственников.
4. Близнецовый метод основан на изучении однояйцевых близнецов с одинаковым генотипом. Все различия между близнецами обусловлены исключительно влиянием внешней среды. Этот метод позволяет оценить роль внешней среды в реализации действия генов.
Изучение генетики человека, несмотря на всю сложность, важно не только с точки зрения науки.
Велика роль генетики человека в решении проблем наследственных болезней. Человеком наследуются многие болезни, такие, как несвертываемость крови, цветовая слепота, ряд психических заболеваний.
ДНК – носитель генетической информации – подвергается изменениям. Эти изменения могут происходить в соматических клетках. Тогда возникает заболевание, не передающееся потомкам. Примером служит злокачественный рост клеток. Когда поражение затрагивает ДНК в зародышевых клетках человека, могут появляться дети с врожденными дефектами. Наследственные дефекты возникают по трем причинам.
Первая – генные мутации, при которых азотистое основание в гене заменяется на другое, теряется, меняет место и так далее. Примером может служить болезнь, получившая название серповидно-клеточной анемии. Гемоглобин теряет способность к транспорту кислорода, и дети при рождении погибают от злокачественной анемии.
Второй источник мутаций – нарушение числа хромосом. Потеря любой из 46 хромосом или добавление лишней ведет к тяжелым расстройствам развития. Пример – дети с синдромом Дауна. Причина болезни состоит в появлении лишней хромосомы в 21-й паре.
Третий источник наследственных отклонений – это разнообразное нарушение структуры хромосом в зародышевых клетках родителей. Из-за потери участка пятой хромосомы
рождаются дети с синдромом болезни, называемой «кошачий крик». У них поражена нервная система, нарушена анатомия гортани.
Среда, окружающая людей, постепенно накапливает мутагенные агенты, способные проникать в зародышевые клетки людей и поражать в них молекулы ДНК. К ним относятся мутагены: двуокись серы, окись азота, азотистая кислота, ароматические углеводороды, нитриты, пероксиды, озон, пестициды, формальдегиды и многие другие соединения.
Перед генетикой и медициной встала задача огромного значения. Наука должна разобраться в причинах явления, и, если оно реально и угрожает человечеству, надо найти способы защиты.
Для выявления и оценки уровня частоты мутаций используются чувствительные к мутагенам тест-системы, сконструированные на линиях бактерий, по доминантным леталям у мышей (мутации, убивающие эмбрионы мышей на разных стадиях развития).
Вопрос 2. Саморегуляция в биогеоценозе. Многообразие видов, их приспособленность к совместному обитанию
В природе виды растений и животных образуют определенные, сравнительно постоянные комплексы – природные сообщества. Такие комплексы взаимосвязанных популяций разных видов, обитающих на определенной территории с более или менее однородными условиями существования, образуют биогеоценоз.
