1. Как происходит половое размножение у растений и животных?
Половое размножение у растений и животных происходит за счёт слияния мужских и женских половых клеток (гамет), в результате чего образуется зигота, развивающаяся в новый организм. У растений это может включать опыление и оплодотворение, а у животных — внутреннее или внешнее оплодотворение.
2. Где в организме человека образуются половые клетки? Какой набор хромосом они содержат?
У человека половые клетки образуются в половых железах: сперматозоиды — в семенниках, яйцеклетки — в яичниках. Половые клетки содержат гаплоидный набор хромосом (23 хромосомы), в отличие от соматических клеток, которые имеют диплоидный набор (46 хромосом).
3. Какое строение имеют яйцеклетки и сперматозоиды?
Яйцеклетки имеют округлую форму, крупный размер, содержат запасы питательных веществ и окружены защитной оболочкой. Сперматозоиды значительно меньше, состоят из головки с генетическим материалом, шейки с митохондриями для энергии и хвоста, обеспечивающего движение.
4. Почему яйцеклетки крупнее сперматозоидов?
Яйцеклетки крупнее сперматозоидов, так как содержат запасы питательных веществ, необходимых для начального развития эмбриона, в то время как сперматозоиды специализированы на доставке генетического материала.
5. Как протекает процесс созревания (мейоз) у мужских и женских гамет?
Созревание гамет (мейоз) у мужчин происходит в семенниках на протяжении всей жизни после полового созревания, давая множество сперматозоидов. У женщин процесс мейоза начинается ещё в эмбриональном периоде, но завершается только при овуляции, формируя ограниченное количество зрелых яйцеклеток.
6. В чём биологический смысл гаметогенеза?
Биологический смысл гаметогенеза заключается в образовании гаплоидных клеток, которые при оплодотворении восстанавливают диплоидный набор, обеспечивая генетическое разнообразие потомства.
7. Используя ключевые слова параграфа, постройте основу схемы (ментальной карты), отражающей суть полового размножения организмов.
Основа схемы: половое размножение → гаметы (мужские и женские) → мейоз → слияние гамет (оплодотворение) → зигота → развитие нового организма.
8. Сопоставьте процессы образования мужских и женских половых клеток. Ответ оформите в виде таблицы.
Параметр Мужские половые клетки Женские половые клетки Место образования Семенники Яичники Объём клеток Мелкие Крупные Количество Много Ограниченное Время созревания Постоянно после созревания Ограничено репродуктивным возрастом
9. К чему приводит химическое и радиационное повреждение генетического аппарата половых клеток?
Химическое и радиационное повреждение генетического аппарата гамет может привести к мутациям, снижению жизнеспособности клеток, врождённым заболеваниям у потомства или бесплодию.
10. В чём преимущество полового размножения перед бесполым? Ответ обоснуйте.
Преимущество полового размножения состоит в генетическом разнообразии потомства, что повышает адаптивность вида к изменяющимся условиям среды и снижает вероятность накопления вредных мутаций.
Используя алгоритм решения, приведённый на с. 216, решите следующие задачи на определение последовательности белков и нуклеиновых кислот:
1. В процессе трансляции участвовало 67 молекул тРНК. Определите массу участка ДНК, хранящего информацию о данном белке, если в процессе сплайсинга из иРНК было вырезано 6 интронов по 9 нуклеотидов каждый.
Для определения массы участка ДНК, кодирующего белок, начнём с вычисления количества аминокислот. Если в трансляции участвовало 67 молекул тРНК, то в белке 67 аминокислот (каждая аминокислота соответствует одной молекуле тРНК). Для кодирования каждой аминокислоты требуется три нуклеотида (один кодон). Следовательно, участок иРНК, кодирующий белок, содержит 67×3=201 нуклеотид. Однако иРНК включает интроны, которые вырезаются в процессе сплайсинга. Из условия известно, что было вырезано 6 интронов по 9 нуклеотидов каждый, то есть 6×9=54 нуклеотида. Таким образом, исходный участок иРНК содержал 201+54=255 нуклеотидов.
Так как участок ДНК содержит два комплементарных нуклеотидных цепи, его длина будет удвоена: 255×2=510 нуклеотидов. Масса одного нуклеотида ДНК составляет в среднем 330 дальтон. Тогда масса участка ДНК равна 510×330=168300 дальтон, или 168,3кДа.
2. Исследуя водоём в одной из пещер, учёные открыли не известные ранее науке бактерии. Их детальное изучение показало, что они принадлежат к трём близкородственным видам, которые произошли от общего предка. Эти виды (А, В и С) различаются лишь по строению одного мембранного белка — рецептора:
1) у представителей видов А и С метионин в 8 — й позиции этого белка заменён на треонин;
2) у представителей вида А в 24 — й позиции этого белка триптофан заменён на аргинин.
Определите состав исходных и мутантных кодонов во всех случаях.
Замена триптофана (Trp) на аргинин (Arg) в 24-й позиции: Кодон для триптофана: UGG. Кодоны для аргинина: CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG. Значит, мутация в кодоне могла привести, например, к изменению первого нуклеотида: UGG → CGG.
3.Рецептор РНК — содержащего вируса имеет участок с аминокислотной последовательностью серин — глутамин — цистеин — лейцин — пролин, благодаря которому он может узнавать клеточную мембрану и прикрепляться к ней. Эксперименты показали, что рецептор будет нормально функционировать и в случае замены любой аминокислоты из этой последовательности на другую — главное, чтобы их оставалось пять, увеличение или уменьшение количества аминокислот на этом участке приводит к потере функциональности белка.
В поставленном вирусологами опыте под действием некоего мутагена цитозин РНК вируса в результате дезаминирования был заменён на урацил. После учёные выяснили, что получившиеся в результате этого мутантные вирусы не могут заражать новые клетки из — за дефекта участка узнавания. Как вы думаете, в чём заключался этот дефект?
В результате дезаминирования цитозин (C) превращается в урацил (U), что приводит к изменению одного нуклеотида в РНК вируса. Это может повлиять на состав кодонов, из которых строятся аминокислоты в функциональном участке рецептора. Например: Если один из кодонов серина (UCU, UCC, UCA, UCG) изменился из-за мутации, он мог стать стоп-кодоном (UAA, UAG, UGA), что прерывает синтез белка и делает рецептор нефункциональным. Либо замена цитозина на урацил изменила кодон на другой, кодирующий аминокислоту, отличающуюся по химическим свойствам, что нарушило структуру и функции рецептора.