Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению

Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению

Попытаемся снова представить, как работает организм. Из среды он получает вещество-сырье и по разным путям метаболизма превращает его в молекулы собственной структуры — делает из первичных товаров мономеры, а потом и полимеры. Но что представляют собой полимеры? Почти всегда это те же ферменты, при помощи которых организм производит мономеры, а потом и Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению полимеры. Мысль ясна: организм состоит из структур, которые создают сами себя. Белки получают информацию о собственном производстве от молекул нуклеиновых кислот, в главном от дезоксирибонуклеиновой кислоты, либо ДНК. Полный набор ДНК образует геном клеточки. В то же время геном — это физическая структура, содержащая все гены. Наследная, либо генетическая, информация Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению определяет, как создавать структуры жизни — катализаторы, ну и сам геном. Как клеточка копит довольно новых веществ и структур, она делится, после этого процесс начинаются поновой. Потому можно сказать, что клеточка, эта базовая единица жизни, представляет собой не что другое, как механизм, запрограммированный на самовоспроизводство.

Пришло время разглядеть подробности этого Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению процесса. Глава 4-ая


РЕВОЛЮЦИОННОЕ ОТКРЫТИЕ: ЗАКОНЫ МЕНДЕЛЯ

Потаенна передачи признаков по наследию всегда завлекала людей. В I веке до н. э. древнеримский философ Лукреций увидел, что малыши время от времени походят на собственных дедушек либо прадедушек. Столетием спустя Плиний Старший писал: «Часто случается так, что у здоровых родителей появляются Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению дети-калеки, а у родителей-калек — здоровые детки либо детки с этим же уродством, зависимо от случая». Еще 1-ые землепашцы сообразили, что некие признаки зерновых, к примеру пшеницы, либо домашних питомцев, к примеру овец, передаются по наследию, потому методом отбора можно создавать новые сорта растений и новые породы животных Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению. И на данный момент мы иногда восхищенно восклицаем: «У него ухмылка мамы!» либо «У нее нрав отца!», в особенности когда желаем сказать, что эти черты достались детям по наследию от родителей1.

Невзирая на то что о наследственности люди знали издавна, природа этого механизма оставалась для их сокрытой. Нереально было дать понятное Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению разъяснение наследственности либо найти законы передачи тех либо других признаков. Самое 1-ое и обычное, приходящее на мозг, — предположение, что признаки родителей в одинаковой мере «перемешиваются» в детях, поэтому детки должны представлять собой нечто среднее. Это все равно, что взять банки с красноватой и белоснежной красками, перемешать Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению их и получить розовый цвет. Отсюда может появиться предположение, что не только лишь обыкновенные признаки (цвет волос и глаз либо форма носа), да и сложные, вроде манеры поведения либо черт нрава, будут отражать нечто среднее меж признаками родителей. Но при предстоящем смешении красок никогда не получится незапятнанный цвет; из розовой краски Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению нельзя получить чисто белоснежную либо чисто красноватую. Уже древнейшие римляне около 2 тыщ годов назад понимали, что наследные признаки передаются каким-то другим методом. Не считая того, на такие сложные признаки, как нрав либо интеллектуальные возможности, большущее воздействие оказывает наружняя среда, а именно воспитание.

В теории эволюции Чарльза Дарвина Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению передача признаков по наследию была главным элементом. Скотоводы выводят новые породы домашних питомцев способом искусственного отбора, природа же делает новые виды средством естественного отбора. Если б полезные для выживания признаки не наследовались, не было бы эволюции. Но при разъяснении механизма наследственности Дарвин придерживался неверной теории пангенезиса. Как мы уже Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению лицезрели, согласно этой догадке, каждый орган производит крошечные элементы (пангены), которые соединяются в гонадах (половых железах) и распределяются по гаметам (сперматозоидам либо яйцеклеткам). В каждой гамете, таким макаром, должны находиться пангены пальцев, волос, зубов и т. д. Эта теория, достаточно обширно всераспространенная в XIX веке, время от времени и в наши Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению деньки влияет на обыденные представления о наследственности.

Разумеется, что все 1-ые научные догадки о наследственности оставались умозрительными гипотезами. И исключительно в середине XIX века опыты Грегора Менделя предоставили материал, позволивший в первый раз подойти к правильному осознанию механизма наследственности.

Открытия Менделя

Грегор Мендель первым приблизился к разгадке старой потаенны. Он Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению был монахом в Брюннском монастыре (сейчас Брно, Чехия) и кроме преподавательской деятельности занимался на досуге опытами по скрещиванию садового гороха. Его доклад на данную тему, размещенный в 1865 году, не повстречал широкого признания. Невзирая на то что за 6 лет ранее пристальное внимание всего ученого мира завлекла теория Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению естественного отбора, те немногие исследователи, что прочитали статью Менделя, не дали ей особенного значения и не связали изложенные в ней факты с теорией происхождения видов. И исключительно в начале XX века три биолога, проводя опыты над различными организмами, получили идентичные результаты, подтвердив догадку Менделя, который посмертно прославился как основатель генетики Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению.

Почему же Менделю удалось то, что не удавалось большинству других исследователей? Во-1-х, он изучил только обыкновенные, верно определяемые признаки — к примеру, цвет либо форму семян. Выделить и опознать обыкновенные признаки, которые могут передаваться по наследию, нелегко. Такие признаки, как высота растения, также ум либо форма носа человека, зависят от огромного Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению количества причин, и проследить законы их наследования очень тяжело. Снаружи приметные и при всем этом независящие от других признаки встречаются достаточно изредка. Не считая того, Мендель следил передачу признака в протяжении нескольких поколений. И что, пожалуй, самое принципиальное, он записывал четкое количество особей с тем либо другим признаком Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению и проводил статистический анализ данных.

В традиционных опытах по генетике всегда употребляют два сорта либо более, две разновидности, либо полосы, 1-го и такого же био вида, отличающиеся друг от друга по таким обычным признакам, как расцветка цветка растений либо окрас меха животных. Мендель начинал с незапятнанных линий гороха Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению, другими словами с линий, которые в протяжении нескольких поколений скрещивались только вместе и поэтому повсевременно показывали только одну форму признака. О таких линиях молвят, что они плодятся в чистоте. Во время опыта Мендель скрещивал меж собой особи из различных линий и получал модификации. При всем этом на рыльце растения Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению с удаленными пыльниками из одной полосы он переносил пыльцу растения из другой полосы. Предполагалось, что признаки различных родительских растений в гибридном потомстве должны смешаться меж собой. В одном из тестов (рис. 4.1) Мендель скрестил незапятнанный сорт с желтоватыми семенами и незапятнанный сорт с зеленоватыми семенами. В записи опыта крестик значит «скрещивается с Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению...», а стрелка показывает на последующее поколение.

Можно было представить, что у гибридного поколения будут желто-зеленые семечки либо некие желтоватые, а какие-то зеленоватые. Но образовались только желтоватые семечки. Казалось бы, что признак «зеленый» совершенно пропал из поколения F1 (буковкой F обозначаются поколения, от латинского слова Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению filius — отпрыск). Потом Мендель посадил семечки из поколения F1 и скрестил растения меж собой, получив таким макаром 2-ое поколение F2. Любопытно, что признак «зеленый», исчезнувший в первом гибридном поколении, проявился вновь: у одних растений из поколения F2 были желтоватые семечки, а у других зеленоватые. Такие же результаты дали другие опыты по скрещиванию Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению растений с различными проявлениями признака. К примеру, когда Мендель скрещивал незапятнанный сорт гороха с фиолетовыми цветами и незапятнанный сорт с белоснежными цветами, в поколении F1 все растения оказывались с фиолетовыми цветами, а в поколении F2 у одних растений цветки были фиолетовые, а у других белоснежные.

В отличие от Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению собственных предшественников, Мендель решил подсчитать четкое количество растений (либо семян) с тем либо другим признаком. Скрещивая растения по цвету семян, он получил в поколении F2 6022 желтоватых семени и 2001 зеленоватое семя. Скрещивая растения по расцветке растений, он получил 705 фиолетовых растений и 224 белоснежных. Эти числа еще ничего не молвят, и в схожих Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению случаях предшественники Менделя опускали руки и утверждали, что ничего разумного по этому поводу сказать нельзя. Но Мендель увидел, что отношение этих чисел близко к пропорции 3:1, и это наблюдение подтолкнуло его к обычному выводу.

Мендель разработал модель — гипотетичное разъяснение того, что происходит при скрещивании. Ценность модели находится в зависимости от Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению того, как отлично она разъясняет факты и предвещает результаты тестов. Согласно модели Менделя, в растениях имеются некоторые «факторы», определяющие передачу наследных признаков, при этом каждое растение имеет по два фактора для каждого признака — по одному от каждого родителя. Не считая того, один из этих причин может Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению быть доминантным, другими словами сильным и видимым, а другой — рецессивным, либо слабеньким и невидимым. Желтоватая расцветка семян должна быть доминантной, а зеленоватая — рецессивной; фиолетовый цвет доминантен по отношению к белоснежному. Такое свойство «факторов наследственности» находит отражение в записи генетических тестов: строчная буковка значит доминантный признак, а строчная — рецессивный. К примеру Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению, желтоватую расцветку можно обозначить как Ү, а зеленоватую как у. Согласно современной точке зрения, «факторы наследственности» — это отдельные гены, определяющие цвет либо форму семян, и мы называем разные формы гена аллелями либо аллеломорфами (морф — форма, аллелон — друг дружку).

Рис. 4.1. Разъяснение результатов, приобретенных Менделем. Каждое растение имеет две копии гена, определяющего цвет, но Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению передает своим гаметам по одной из этих копий. Ген Yдоминантен по отношению к гену у, потому семечки всех растений поколения Ft с набором генов Yy желтоватые. В последующем поколении вероятны четыре композиции генов, три из которых дают желтоватые семечки и одна — зеленоватые

На рис. 4.1 показан ход тестов Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению Менделя, также приведены выводы, к которым он пришел. Незапятнанная линия гороха с желтоватыми семенами должна владеть 2-мя факторами Y(YY), а незапятнанная линия гороха с семенами зеленоватого цвета — 2-мя факторами у (уу). Потому что оба фактора в родительских растениях схожи, мы говорим, что они гомозиготны либо что эти растения — гомозиготы Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению. Каждое из родительских растений дает потомству по одному фактору, определяющему цвет семян, потому все растения поколения Ft имеют причины Yy. Два фактора цвета у их различные, потому мы говорим, что они гетерозиготны либо что эти растения — гетерозиготы. Когда гетерозиготные растения скрещиваются меж собой, каждое дает по два вида гамет, половина Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению которых переносит фактор Y, а другая половина — фактор у. Гаметы соединяются воединыжды случайным образом и дают четыре вида композиций: YY, Yy, уҮ либо уу. Зеленоватые семечки образуются только при последней композиции, потому что оба фактора в ней рецессивные; при других композициях получаются желтоватые семечки. Так разъясняется отношение 3:1, которое следил Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению Мендель.

Родословные

Не считая подсчета количества растений и животных с теми либо другими признаками, приобретенными при случайном скрещивании, полезно изучить механизм наследственности на примере родословных (людей либо домашних питомцев). Родословную можно изобразить в виде условной схемы:

Дам (и самок животных) обозначают кружками, а парней (самцов животных) квадратами; лиц Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению неведомого пола (таких, как далекие родственники, умершие в младенчестве) — ромбами. Горизонтальная линия, соединяющая мужчину и даму, значит брак либо спаривание у животных. Малыши обозначаются как ответвления от общей горизонтальной полосы, идущей от пары; порядок рождения показан слева вправо. Заметьте, что 1-ая пара, с которой начинается родословная, считается первым поколением, их детки будут Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению вторым поколением, внуки — третьим и т. д. Близнецы обозначаются линиями, идущими от одной точки на родительской полосы, а однояйцевые близнецы — соединяющей их линией; аборт либо выкидыш — закрашенным кружком. Если в родительской паре не указан отец, то это означает, что он неизвестен.

Если по родословной изучат определенный признак, то Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению индивиды, владеющие таким признаком, обозначаются особенным знаком либо цветом. Точкой обозначают индивидума, который является носителем этого признака, но не проявляет его. Сейчас при помощи родословной мы попытаемся проиллюстрировать принципы Менделя, которые он вывел на базе собственных тестов. Есть таковой признак, как альбинизм, другими словами отсутствие пигментов, определяющих Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению цвет кожи, волос либо глаз. Альбиносы встречаются посреди представителей всех рас, а посреди североамериканцев евро происхождения — с частотой один на 20 тыщ. У коренных краснокожих альбинизм сравнимо редок, но посреди краснокожих хопи и зуни один альбинос приходится на 200—300 человек, так как эти народы считают их наделенными особенной силой и поощряют их воспроизводство.

Если Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению два альбиноса вступают в брак, то все их малыши также появляются альбиносами. В одной семье была такая родословная:

Но такие случаи редки, и обычно альбиносы вступают в брак с лицами, имеющими нормальную пигментацию. Если у их напарника в родословной не было случаев альбинизма, то детки от такового Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению брака появляются нормальными:

Исходя из схожих родословных можно вывести одно принципиальное следствие, имеющее обоснование в законах Менделя.

В этом случае один признак не смешивается с другим. Все лица в следующих поколениях имеют нормальную пигментацию; посреди их нет альбиносов с темноватой кожей либо обыденных людей со светловатой кожей. Похоже, что признак альбинизма Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению пропал, но другая схема указывает, что это не так.

На примере таких браков видно, что признак не пропал; он только каким-то образом оказался сокрытым и проявился в следующих поколениях. Если оба родителя альбиносы, то и малыши у их альбиносы, другими словами у их нет даже Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению способности передать своим детям некий другой признак. Если же альбинос один из родителей, то детки от такового брака могут передать признак альбинизма следующим поколениям, даже если снаружи они смотрятся нормально. Таким макаром, организм может переносить определенные признаки, даже если они очевидно не выражены.

Модель Менделя разъясняет все описанные случаи. Во Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению-1-х, разумно представить, что различие меж альбинизмом и обычной расцветкой кожи находится в зависимости от 1-го и такого же гена. Во-2-х, представим, что у каждого человека имеется две копии 1-го и такого же гена, по одной от каждого родителя. В-3-х, гены, к примеру, ответственные за пигментацию кожи, имеют два Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению аллеля: доминантный — обычной расцветки, который обозначим А, и рецессивный — альбинизма, который обозначим а. Набор генов отдельной особи именуется генотипом. Таким макаром, обыденный человек (у которого не было предков-альбиносов) обязан иметь генотип АА, а альбинос — генотип аа. В обоих случаях это генотипы гомозигот. Обыденные люди всегда передают Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению только ген А, альбиносы — только ген а, потому малыши обыденного человека и альбиноса будут гетерозиготами с генотипом Аа. Снаружи они смотрятся как люди с генотипом АА, либо, по терминологии генетики, у их идиентично выраженные признаки, другими словами однообразный фенотип. Три генотипа можно охарактеризовать последующим образом: гомозиготный доминантный АА, гомозиготный Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению рецессивный аа и гетерозиготный Аа. Если оба родителя гетерозиготны, как во 2-м примере, то большая часть их деток, вероятнее всего, будут нормальными, но некие возможно окажутся альбиносами. На примере опытов Менделя мы, но, сейчас знаем, что понятий «большинство» и «некоторые» недостаточно, и лучше подсчитать четкое количество. Правда, законы огромных Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению чисел, применяемые в опытах над горохом, посреди людей учесть тяжело, так как в семьях бывает не так много деток, но зато можно изучить другие подобные браки. Рассмотрев все похожие случаи, мы снова обнаруживаем отношение, близкое к пропорции 3:1 — три обычных малыша к одному альбиносу, — точно такое же, какое вывел Мендель в Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению собственных опытах с горохом. Мы уже знакомы с моделью Менделя, потому можем разъяснить, почему выходит такое соотношение. Во время образования гамет два гена из каждой пары расползаются, и в гаметах содержится по одному гену. Согласно менделевскому закону расщепления в каждом отцовском сперматозоиде находится один аллель, потому половина сперматозоидов содержит аллели Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению А, другая половина — аллели а. Точно так же материнские яйцеклетки содержат или аллель А, или аллель а. Оплодотворение происходит случайным образом, потому вероятны четыре композиции:

яйцеклетка А и сперматозоид А: генотип АА;

яйцеклетка А и сперматозоид а: генотип Аа;

яйцеклетка а и сперматозоид А: генотип Аа Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению;

яйцеклетка а и сперматозоид а: генотип аа.

Три 1-ые композиции дают нормальную пигментацию, потому альбиносы появляются исключительно в последнем случае, другими словами в одном случае из 4. Эта модель разъясняет, почему в браке обычного человека и альбиноса всегда появляются детки с обычным цветом кожи. 2-ое поколение — гетерозиготы; гетерозиготами будут и Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению большая часть представителей последующих поколений. Они все передают ген а половине собственных гамет, но потому что этот ген при оплодотворении смешивается только с геном А, то возникновение генотипа аа нереально.

Осталось разглядеть еще одну схему, которая подтвердит нашу теорию.

Что можно сказать о 3-ем поколении? Из анализа прошлых случаев нам понятно Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению, что обычный человек во 2-м поколении (допустим, это мужик) имеет генотип Аа. Как следует, половина его сперматозоидов переносят ген А и половина — ген а. У его жены-альбиноса генотип аа, потому все ее яйцеклетки переносят ген а. В этом случае вероятны только две композиции:

яйцеклетка а и сперматозоид А: генотип Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению Аа;

яйцеклетка а и сперматозоид а: генотип аа.

Отсюда понятно, что возможность рождения малыша с обычной кожей равна 50%. Возможность рождения альбиноса также равна 50%. Заметим, что обычная модель, которой мы руководствовались, базирована всего только на нескольких достаточно разумных посылках:

♦ каждый организм содержит две копии 1-го и такого же гена Клетки как фабрики по самовоспроизводству и самообновлению;

♦ некие аллели могут быть доминантными либо рецессивными по отношению к другим:

♦ при образовании гамет парные гены расползаются;

♦ при образовании зигот гаметы соединяются случайным образом.

Модель помогает разъяснить результаты тестов и исследовательских работ, потому можно сказать, что она согласуется с реальностью.


klassnij-chas-na-temu-budte-dobrimi-chelovechnimi-i-miloserdnimi.html
klassnij-chas-na-temu-olimpijci-sredi-nas.html
klassnij-chas-na-temu-u-istokov-kazachestva.html