Наследование
Каждый живой организм имеет один шанс передать свои гены потомкам. Цветы делают это с помощью лепестков и пыльцы, люди — с гаметами и циклами гормонов — а пакетами информации, которые передаются, являются хромосомами, перемешанными при мейозе и комбинированными при оплодотворении. Этот раздел охватывает строение цветка от моногибридного скрещивания, от дарвиновых вьюрков до бактерий, устойчивых к антибиотикам.
Edexcel International GCSE Biology 4BI1, Section 3 (утверждения 3.1–3.39) — это раздел генетики и воспроизводства. Скрещивания и родословные приносят надежные баллы студентам, которые правильно составляют генетические диаграммы.
Размножение
Половое размножение требует двух гамет; потомство генетически различно. Бесполое размножение требует одного родителя; потомство является генетически идентичными клонами.
Цветковые растения. Насекомоопыляемые цветки имеют крупные окрашенные лепестки, запах и нектар; ветроопыляемые цветки мелкие и зелёные, с лёгкой гладкой пыльцой в огромных количествах, тычинками, свисающими наружу, и перистыми рыльцами.
После опыления зерно пыльцы образует пыльцевую трубку вдоль завязи; следует оплодотворение, семязачаток превращается в семя, а завязь — в плод. Прорастающие семена питаются за счёт запасов питательных веществ до тех пор, пока сеянец не начнёт фотосинтезировать. Растения бесполо размножаются с помощью усиков (стелющихся побегов), а искусственно — путём черенкования.
Человек. Менструальный цикл: ФСГ созревает яйцеклетку в яичнике; зрелый фолликул выделяет эстроген, который утолщает слизистую оболочку матки и вызывает пик ЛГ, вызывающий овуляцию примерно на 14 день; пустой фолликул превращается в жёлтое тело, выделяющее прогестерон, удерживающее толщину слизистой до дня 28, когда снижение уровня гормонов вызывает менструацию (B: ФСГ и ЛГ из гипофиза).
Плацента обеспечивает эмбри кислородом и питательными веществами и удаляет отходы; амниотическая жидкость защищает его. Эстроген и тестостерон обеспечивают развитие вторичных половых признаков.
Наследование
Геном — это вся ДНК организма; ген — участок молекулы ДНК, кодирующий один белок. Гены расположены на хромосомах в ядре. (B) ДНК представляет собой двойную спираль с комплементарными парами оснований — A–T и C–G; РНК — одноцепочечная, где У заменяет Т. (B) Синтез белка: транскрипция копирует ген в мРНК в ядре; трансляция на рибосоме считывает кодоны, каждый из которых распознаётся антикодоном тРНК, несущим соответствующую аминокислоту, выстраивая цепочку.
Аллели — альтернативные формы гена. Словарь: доминантный (проявляется при наличии одной копии), рецессивный (требуется две), гомозиготный, гетерозиготный, генотип, фенотип; (B) кодоминирование — оба аллеля экспрессируются. Большинство признаков полигенные, а не одногенные.
Моногибридное скрещивание, оформленное для получения максимального балла: генотипы родителей → гаметы → таблица Пеннета → фенотипическое соотношение.
Разобранное решение. Цистический фиброз (cf, рецессивный): оба родителя гетерозиготны Cc × Cc. Гаметы C или c. Потомство CC, Cc, Cc, cc — 3 здоров : 1 болен; вероятность 1 из 4 для каждого ребенка, одинаковая для всех детей.
Определение пола: XX — самка, XY — самец. Мать всегда передаёт X; отец передаёт X или Y — генетическая схема гамет X×X, X×Y даёт 1:1 самок:самцов, пол определяет гамета отца.
Митоз образует две клетки с идентичными хромосомами — рост, восстановление, клонирование, бесполое размножение. Мейоз образует четыре генетически различных гаплоидных гаметы (человеческий диплоид 46 → гаплоид 23), а случайное оплодотворение любой сперматозоиды любой яйцеклеткой создаёт дополнительную изменчивость.
Изменчивость может быть генетической, окружающей среды или обеими сразу. Мутация — редкое случайное изменение ДНК, которое может наследоваться — чаще всего безвредное, иногда значительное (B: изменение основания может изменить одну аминокислоту и форму белка); ионизирующее излучение и химические мутагены, такие как вещества табака, повышают частоту мутаций.
Эволюция
Естественный отбор по Дарвину, шаг за шагом: организмы производят больше потомства, чем выживает; внутри вида существует изменчивость; особи с признаками, лучше всего подходящими для среды, выживают и размножаются, передавая аллели дальше; за поколениями выгодный признак становится более распространённым.
Устойчивость к антибиотикам — отбор в действии: случайная мутация делает одну бактерию устойчивой; антибиотики убивают большинство неустойчивых; устойчивая бактерия выживает и размножается — завершение курсов антибиотиков и избегание их чрезмерного использования замедляют распространение, и устойчивые инфекции становятся трудноконтролируемыми.
Проверьте себя
- Назовите два отличия полового размножения от бесполого.
- Перечислите две адаптации ветроопыляемого цветка.
- Что происходит после того, как пыльцевой трубка достигает семязачатка?
- Какой гормон резко повышается в день 14 и что он вызывает?
- Определите понятие «ген», «аллель» и «геном».
- (B) Назовите основание, которое заменяет тимин в РНК, и укажите место, где происходит трансляция.
- Проведите скрещивание Cc × cc и дайте фенотипическое соотношение.
- Почему пол ребенка определяется гаметой отца?
- Назовите два различия между митозом и мейозом.
- Объясните устойчивость к антибиотикам через естественный отбор в три шага.
Ответы: 1 половое размножение — два родителя, генетически различное потомство; бесполое — один родитель, генетически идентичное потомство; 2 легкий гладкий пыльца в большом количестве; пыльники свисают снаружи цветка с перистым рыльцем (маленькие тусклые лепестки, нет нектара); 3 мужская гамета сливается с яйцеклеткой завязи — оплодотворение; завязь становится семенем, а плодник — плодом; 4 ЛГ — овуляция (выделение яйцеклетки); 5 ген — участок ДНК, кодирующий один белок; аллель — альтернативная форма гена; геном — вся ДНК организма; 6 (B) урацил; на рибосоме; 7 гаметы C, c и c, c → Cc, Cc, cc, cc — 1 здоров : 1 болен; 8 яйцеклетка матери всегда несет X; сперматозоид несет X или Y, поэтому XX (самка) или XY (самец) зависит от сперматозоида; 9 митоз — две клетки, идентичные, то же (диплоидное) число хромосом, для роста/восстановления/бесполого размножения; мейоз — четыре клетки, генетически различные, вдвое меньше число (гаплоидное), для гамет; 10 мутация придает одному бактерию устойчивость; антибиотик убивает неустойчивые бактерии; устойчивая выживает и размножается, поэтому устойчивость распространяется.