Краткие ответы на наиболее трудные вопросы к теме 7

3. Удвоение количества генетического материала в ин­терфазе позволяет в процессе митоза не уменьшить число хромосом в образующихся клетках по сравне­нию с исходной.

Увеличение количества белков нужно, например, для того, чтобы из них образовать нити веретена де­ления, построить перегородку между дочерними клет­ками, а также новые ядерные оболочки.

Увеличение количества АТФ позволит активно ис­пользовать запасенную в молекулах этого органиче­ского вещества энергию, например, для совершения механической работы при «растаскивании» хромо­сом к разным полюсам клетки.

4. Две хроматиды одной хромосомы абсолютно генети­чески идентичны, так как их возникновение связано с репликацией (редупликацией) молекулы ДНК по принципу комплементарности азотистых оснований.

5. Генный состав хромосом каждой пары неодинаков, так как одна из них в свое время попала в ядро зиготы из ядра сперматозоида, а вторая — из ядра яйцеклетки.

6. Возможность ошибок при самокопировании генети­ческой информации молекулы ДНК существует. Многие из повреждений ликвидируются в процессе репарации, осуществляемой специальными фермен­тами и находящейся под контролем генов. Этот про­цесс направлен против возникновения мутаций.

Другие же «ошибки» самокопирования клетка сама ликвидировать не может. Однако внешне они могут не проявляться по причинам, о которых уча­щиеся узнают при изучении темы «Основы генети­ки» (многие «вредные» рецессивные аллели генов находятся в гетерозиготном состоянии, и их действие подавляется действием «нормальных» доминантных аллелей генов).

Наконец, некоторые ошибки самокопирования ге­нетической информации проявятся у организма, на­пример, в форме каких-либо наследственных болез­ней или уродств.

Напомним, что большинство возникших и про­явившихся мутаций понижает жизнеспособность организмов.

7. Если бы ядерная оболочка не растворилась, хромо­сомы в процессе деления не смогли бы свободно пе­ремещаться внутри клетки.

8. Появление различий между клетками одного орга­низма связано с их дифференцировкой под действи­ем разнообразных внешних и внутренних факторов или причин.

10. Если не учитывать, в общем-то, небольшую вероят­ность появления мутаций при делении клеток тела «материнского» растения путем митоза, полученные от него вегетативным путем потомки должны быть «генетическими копиями» исходной особи. Это свя­зано с тем, что все клетки тела «материнского» рас­тения берут свое начало от одной исходной клетки — зиготы, которая после своего возникновения начала делиться путем митоза. Этот же способ деления, как уже неоднократно указывалось, приводит к образо­ванию абсолютно идентичных в генетическом отно­шении «дочерних» клеток, которые к тому же «как две капли воды» похожи на исходную.

11. Развитие яйцеклетки без оплодотворения может ока­заться выгодным, например, в том случае, когда у дан­ного организма мало шансов встретить особь проти­воположного пола или при необходимости резко увеличить количество потомства в кратчайшие сроки.

12. Половое размножение повышает генетическое разно­образие потомков, что обеспечивает лучшее выжива­ние вида в изменяющихся условиях внешней среды.

14. Существует множество гипотез, объясняющих старе­ние организма с разных позиций. Приведем лишь некоторые из них:

а) организм постепенно отравляется ядовитыми про­дуктами жизнедеятельности бактерий, населяю­щих кишечник;

б) с возрастом уменьшается митотическая активность клеток;

в) в ДНК хромосом постепенно накапливаются из­менения (мутации), нарушающие процессы обме­на веществ и деления клеток, слаженность рабо­ты органов и тканей;

г) с возрастом нарушается транспортировка веществ через мембраны клетки;

д) прекращение деятельности зобной железы у взрослого-

человека или животного приводит к посте-

пенному ослаблению иммунитета и заболеваниям, следствием которых является смерть; е) в клетках организма заложена генетическая «про­грамма старения», которая начинает проявлять себя в определенном возрасте. Это приводит к об­щему нарушению обмена веществ, в частности — энергетического обмена и процесса биосинтеза белков; ослаблению функций нервной, эндокрин­ной, сердечно-сосудистой систем.

Отметим, что смерть особи может быть полезна для жизни биологического вида. Старые, консерва­тивные, малоприспособленные к изменившимся усло­виям организмы уступают место пластичным, про­грессивным в эволюционном плане, более приспособ­ленным особям. Кроме того, гибель одних существ часто является условием для нормального питания и размножения других (например, обмен веществ у сапрофитов тесно связан с количеством органиче­ских веществ мертвых тел, находящихся в почве или воде). Старение неизбежно, но сроки его наступле­ния можно отодвинуть, если вести здоровый образ жизни, чаще находиться в активном состоянии, пре­пятствующем гиподинамии; закаливать организм, нормально рационально питаться (с акцентом на ра­стительную пищу в зрелом возрасте).

15. Развитие с полным превращением часто позволяет особям одного биологического вида, живущим в пре­делах общего ареала, но находящимся на разных этапах индивидуального развития, разделить среды обитания. Это приводит к уменьшению остроты внут­ривидовой борьбы за объекты питания. Такой спо­соб решения проблемы особенно актуален в ситуации, когда даже взрослым животным данного биологиче­ского вида не хватает кормов.

Некоторые виды насекомых переносят неблаго­приятные условия (например, низкие температуры и бескормицу зимнего сезона года) на стадии кукол­ки. Существуют и другие причины, объединяющие факт развития многих насекомых по пути полного превращения (метаморфоза).

16. Хромосомы в профазе митоза должны перейти в спирализованное состояние, вероятно, потому что в та­ком виде они не мешают друг другу при свободном перемещении внутри клетки, расположении по ее экватору и расхождении к разным полюсам.

17. Яйцеклетка, в отличие от сперматозоида, содержит запас питательных веществ и заключенной в них энергии, необходимых для процесса деления буду­щей зиготы и последующего развития зародыша.

18. Особи с гаплоидным набором хромосом обычно бы­вают более слабыми и болезненными, чем организ­мы того же биологического вида, имеющие дипло­идный (двойной) набор хромосом.

Это объясняется тем, что организм, полученный _ч партеногенетическим путем, в генетическом отноше­нии обеднен по сравнению с обычными представите­лями этого вида. Вредные гены у «жертвы партено­генеза» часто имеют внешнее проявление, понижая жизнеспособность особи. Однако у многих успешно существующих в природе биологических видов (пчел, муравьев, тлей, некоторых видов ящериц и др.) партеногенез — вполне обычное явление.

19. Учащиеся могут предположить, что клетки, находя­щиеся в зоне роста половой железы, пребывают в со­стоянии интерфазы. В этом случае они должны го­товиться к предстоящему делению, т. е. накапливать энергию в виде АТФ, активно синтезировать свой­ственные им белки, удваивать количество генетиче­ской информации по принципу комплементарности азотистых оснований, увеличивать число органоидов (митохондрий и др.).

20. Если бы это было не так, т. е. материал цитоплазмы при каждом делении распределялся бы поровну меж­ду дочерними клетками, то будущая яйцеклетка не смогла бы накопить необходимый для будущего раз­вития зародыша запас питательных веществ. Сами же направительные тельца необходимы, потому что они появляются в результате уже первого редукци­онного деления мейоза, позволяющего добиться уменьшения количества хромосом в дочерних клет­ках в два раза (по сравнению с исходной). Следова­тельно, появление направительных телец в процессе мейоза обеспечивает формирование гаплоидного на­бора хромосом у будущей яйцеклетки.

23. Второе деление мейоза в процессе сперматогенеза позволяет увеличить количество образующихся гаплоидных клеток (будущих сперматозоидов), а зна­чит — повысить вероятность успешности предстояще­го организму полового размножения.

Однако в процессе оогенеза также существует вто­рое деление мейоза, но образующиеся при этом на­правительные (полярные) тельца погибают. Какой же тогда смысл в их образовании? Можно предположить, что в далеком прошлом, у предковых форм организ­мов все возникающие в процессе второго деления мей­оза гаметы по внешнему виду не отличались друг от друга и имели возможность в дальнейшем принимать участие в оплодотворении. При этом неравномерного распределения материала цитоплазмы между форми­рующимися клетками, вероятно, не наблюдалось. Известно, что такое явление встречается у некоторых ныне живущих примитивных организмов.

Гипотезы, подобные описанной выше, вероятно, не всегда могут иметь достаточное научное обосно­вание, но их обсуждение со старшеклассниками очень полезно в педагогическом отношении, поскольку оно развивает у школьников умение анализировать по­ставленную проблему и искать способы ее решения. Следовательно, подобная работа с учащимися будет способствовать их интеллектуальному росту.

24. При слиянии диплоидных половых клеток в каж­дом очередном поколении количество хромосом в яд­ре увеличивалось бы в два раза, что привело бы в ко­нечном итоге -к гибели организмов и вымиранию видов. Поэтому половые клетки обязательно долж­ны быть гаплоидными.

25. При слиянии ядер гамет восстанавливается дипло­идный набор хромосом в клетках будущего организ­ма. Деление образовавшейся зиготы путем митоза приводит к образованию множества диплоидных кле­ток, объединяющихся в многоклеточное тело гриба, животного или растения.

26. Клетки тела растения-гаметофита гаплоидны. Поло­вые клетки, которые должен произвести гаметофит, тоже гаплоидны. Значит, в данном случае возможно использование только того способа деления, который не уменьшает количество хромосом в дочерних клет­ках по сравнению с исходной. Этот тип деления — митоз. Следовательно, половые клетки у высших растений (а именно о них идет речь) должны обра­зовываться путем митоза, а не в результате мейоза..

28. Клетки тела растения-гаметофита формируются в ре­зультате деления гаплоидной споры, которое наблю дается при ее прорастании. Это деление осуществля­ется путем митозам Очевидно; что образующиеся клетки могут быть только гаплоидными.

29. Клетки растения-спорофита формируются в резуль­тате деления диплоидной зиготы путем митоза. При этом способе деления, как известно, не уменьшается количество хромосом в образующихся клетках. По­этому тело растения-спорофита состоит из диплоид­ных клеток.

 Вопросы и задания для учащихся (генетика)

1. При скрещивании черного и белого кроликов было получено восемь крольчат. Пятеро из них оказались черными, а трое — белыми. Почему в первом же поколении гибридов произошло расщепление? Како­вы генотипы родителей и крольчат?

2. При каких фенотипах скрещиваемых мух дрозофил может быть получено фенотипически однородное только черное потомство и почему?,

3. От пары черных кроликов подучено восемь черных и два белых кролика. Каковы генотипы родителей и крольчат?

4. У крупного рогатого скота ген безрогости (комолости) доминирует над геном рогатости. Какой резуль­тат можно ожидать от скрещивания гетерозиготного быка с гетрозиготными коровами?

5. Вихрастая (розеточная) шерсть у морских свинок доминирует, над гладкой. Скрещивание двух вихрастых свинок в конечном итоге дало двенадцать вих­растых и четыре гладких потомка. Все они — гиб­риды первого поколения. Сколько вихрастых свинок должно быть Гомозиготно по доминантной аллели данного гена?

6. У человека ген кареглазости доминирует над геном голубоглазости. Определите и запишите в генном выражении вероятность рождения голубоглазых де­тей в следующих случаях:

а) оба родителя гомозиготны по признаку карегла­зости;.

б) оба родителя гетерозиготны;

в) один родитель гетерозиготен, а другой — голубо­глазый.

7. У человека темная окраска волос доминирует над светлой. Определите и запишите в генном и хромо­сомном выражении вероятность рождения светлово­лосых детей в следующих случаях:

а) оба родителя гомозиготные темноволосые;

б) один родитель гомозиготный темноволосый, а дру­гой —- светловолосый;

в) один родитель гетерозиготный темноволосый, а дру­гой — светловолосый;

г) оба родителя — гетерозиготные;

д) один родитель гомозиготный темноволосый, а дру­гой — гетерозиготный;

е) оба родителя светловолосые.

8. Кохинуровые норки (светлая окраска с черным крес­том на спине) получаются в результате скрещивания белых норок с темными. Скрещивание между собой белых норок дает белое потомство, а скрещивание меж­ду собой темных норок — темное. Какое потомство по­лучится от скрещивания кохинуровых норок с белыми?

9. На звероферме от скрещивания кохинуровых норок. получено потомство: 74 белых, 77 черных и 152 ко­хинуровых. Сколько особей из них (и какие имен­но) будут гомозиготными? 10. У человека группы крови определяются тремя алле­лями: А, В, 0. Первой (нулевой) группе крови соот­ветствует генотип 00, второй-—генотипы АА и АО, третьей — ВВ и ВО, четвертой — АВ. Мать со второй группой крови имеет ребенка с первой группой кро­ви. Установите возможные группы-крови отца.

11. Составьте по тексту главы задачу о единообразии первого поколения гибридов. С этой целью найдите в тексте данные о родительской паре и запишите их в виде условия задачи; сформулируйте интересую­щий вас вопрос.

12. Как вы считаете: опровергают ли результаты опы­тов Т. Моргана третий закон Г. Менделя?

13. Объясните, почему близкородственные браки часто приводят к понижению жизнеспособности потомства и его вырожделию.

14. Растение, выросшее из зеленой горошины, зацвело и после самоопыления дало семена. Каковы генотип и фенотип этих семян? Аргументируйте свою точку зрения.

15. Растения пшеницы, имеющие одинаковый генотип, часто отличаются друг от друга по высоте стебля, величине колосьев, размерам зерновок. Объясните причины этих различий.

16. Предположим, что в природе существует только на­следственность, а изменчивость отсутствует. К каким бы последствиям это привело и почему?

17. Предположим, что в природе существует только из­менчивость, а наследственность отсутствует. Каки­ми бы были последствия в этом случае?

18. Объясните причину появления белого тигра среди особей обычной окраски. Каким образом будет дейст­вовать естественный отбор в отношении этого живот­ного при относительно стабильных условиях среды? Почему вы так думаете? Дайте обоснованный ответ.

 

Вопросы и задания для учащихся (селекция)

1. В каких случаях целесообразно использовать массо­вый, а в каких — индивидуальный отбор? Почему?

2. Какие проблемы возникают у селекционеров при попытках использовать метод отдаленной гибриди­зации? Почему?

3. Почему при самоопылении повышается гомозиготность у получаемых потомков? Каково значение это­го процесса?

4. Почему при скрещивании представителей «чистых линий» часто наблюдается гетерозис?

5. Какой метод может считаться основный при селек­ционной работе с микроорганизмами? Почему?

6. В чем заключается сходство и различие между ме­тодами клеточной и генной инженерии?

7. Существует ли опасность для общества при бесконт­рольном развитии генной инженерии? Если да, то в чем может заключаться эта опасность? Кто и как с вашей точки зрения, должен осуществлять контроль, за исследованиями в этой области и использованием их результатов? Каковы могут быть отрицательные последствия при осуществлении такого контроля? 

8. Должен ли исследователь нести нравственную ответственность за свои открытия?       

9. Следует ли прекратить исследование, если очевидна возможность использования его результатов во вред обществу? Почему вы так думаете?