Решение: Почему генетика активно развивалась в XX веке?

Конечно, вот ответы на ваши вопросы, оформленные так, чтобы было удобно переписать в тетрадь: 1. Почему именно в XX веке стала активно развиваться наука генетика? Приведите примеры условий, способствовавших этому. Генетика стала активно развиваться в XX веке по нескольким причинам: * Переоткрытие законов Менделя в 1900 году (Г. де Фриз, К. Корренс, Э. Чермак). Это стало отправной точкой для современной генетики. * Развитие микроскопии, позволившее изучать клеточные структуры, такие как хромосомы, и наблюдать за их поведением во время деления клетки. * Развитие экспериментальных методов, в частности, использование модельных организмов (например, плодовая мушка дрозофила), что позволило проводить быстрые и многочисленные скрещивания для изучения закономерностей наследования. * Появление новых методов исследования, таких как цитогенетические методы, биохимические методы, а позднее и молекулярно-биологические методы, которые позволили изучать наследственность на разных уровнях организации. * Потребности сельского хозяйства и медицины. Понимание законов наследственности стало важным для селекции новых сортов растений и пород животных, а также для изучения и лечения наследственных заболеваний человека. 2. Поясните значение терминов: гибридологический метод, генетика, ген, геном. * Гибридологический метод – это метод изучения наследственности, основанный на скрещивании организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам, и последующем анализе потомства (гибридов). Этот метод был разработан Грегором Менделем. * Генетика – это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости организмов. * Ген – это элементарная единица наследственности, участок молекулы ДНК (или РНК у некоторых вирусов), который кодирует информацию о структуре определённого белка или молекулы РНК, определяя тем самым какой-либо признак организма. * Геном – это совокупность всей наследственной информации организма, заключённой в его хромосомах. У эукариот геном включает ДНК ядра, митохондрий и хлоропластов (у растений), а у прокариот – ДНК нуклеоида и плазмид. 3. Что понимают под термином «наследственность»? В чем заключается биологический смысл наследственности? * Наследственность – это свойство организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Благодаря наследственности потомки похожи на своих родителей. * Биологический смысл наследственности заключается в обеспечении преемственности жизни, сохранении видовых признаков и стабильности видов на протяжении поколений. Она позволяет организмам сохранять адаптации к условиям среды, накопленные в процессе эволюции, и передавать их потомкам, что является основой для выживания и размножения. 4. Что является материальной основой наследственности при половом и бесполом размножении? Какая часть клетки является носителем наследственной информации? * Материальной основой наследственности при половом и бесполом размножении является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). * Основным носителем наследственной информации в клетке являются хромосомы, которые находятся в ядре клетки. Также наследственная информация содержится в ДНК митохондрий (у животных и растений) и хлоропластов (у растений). 5. Как называют совокупность всех хромосом в клетках организма? Из скольких хромосом состоит кариотип томата, краба, овса, шимпанзе? * Совокупность всех хромосом в клетках организма называют кариотипом. * Кариотипы: * Томат (помидор) – 24 хромосомы (2n = 24) * Краб – количество хромосом сильно варьируется в зависимости от вида, например, у некоторых видов крабов может быть 208 хромосом (2n = 208). Для школьного уровня можно указать, что их много и оно сильно варьируется. * Овес – 42 хромосомы (2n = 42) * Шимпанзе – 48 хромосом (2n = 48) 6. Из каких веществ состоит хроматин? Хроматин состоит из следующих веществ: * ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – основной компонент, несущий генетическую информацию. * Белки – в основном гистоны, которые упаковывают ДНК, и негистоновые белки, участвующие в регуляции генной активности, репликации и репарации ДНК. * Небольшое количество РНК (рибонуклеиновая кислота). 7. Что такое «ген»? Выделите признаки «ядерных», «цитоплазматических» и «бактериальных» генов. Какая информация содержится в генах? Какова роль генов в передаче наследственной информации? * Ген – это элементарная единица наследственности, участок молекулы ДНК (или РНК у некоторых вирусов), который кодирует информацию о структуре определённого белка или молекулы РНК, определяя тем самым какой-либо признак организма. * Признаки разных типов генов: * Ядерные гены: * Расположены в хромосомах ядра клетки. * Наследуются по законам Менделя (при половом размножении). * Определяют большинство признаков организма. * Имеют линейную структуру. * Могут содержать интроны (некодирующие участки) и экзоны (кодирующие участки). * Цитоплазматические гены (митохондриальные и хлоропластные): * Расположены в ДНК митохондрий и хлоропластов (у растений). * Наследуются по материнской линии (у большинства организмов). * Имеют кольцевую структуру (подобно бактериальной ДНК). * Кодируют белки, необходимые для функционирования этих органелл. * Обычно не содержат интронов. * Бактериальные гены: * Расположены в кольцевой молекуле ДНК нуклеоида (основной хромосомы) и/или в плазмидах. * Имеют кольцевую структуру. * Обычно не содержат интронов. * Кодируют белки, необходимые для жизнедеятельности бактерии. * Могут передаваться горизонтально (между бактериями). * В генах содержится информация о первичной структуре белков (последовательности аминокислот) или структуре различных видов РНК (рибосомальной РНК, транспортной РНК и др.). Эта информация определяет все признаки и функции организма. * Роль генов в передаче наследственной информации заключается в том, что они являются носителями этой информации. При размножении гены копируются (реплицируются) и передаются от родителей потомкам, обеспечивая сохранение и передачу признаков из поколения в поколение. 8. Что такое «локус», «аллель»? * Локус – это определённое местоположение гена на хромосоме. * Аллель (или аллельный ген) – это одна из возможных форм (вариантов) одного и того же гена, расположенного в одном и том же локусе гомологичных хромосом. Например, ген, отвечающий за цвет глаз, может иметь аллели, кодирующие голубой, карий или зелёный цвет. 9. Как называется совокупность всех генов у отдельной особи? Как генотип связан с фенотипом? Что, кроме генотипа, оказывает влияние на формирование фенотипа? * Совокупность всех генов у отдельной особи называется генотипом. * Генотип связан с фенотипом следующим образом: генотип представляет собой наследственную основу организма, то есть набор всех его генов. Фенотип – это совокупность всех внешних и внутренних признаков организма, которые являются результатом реализации генотипа в определённых условиях среды. Таким образом, генотип определяет потенциальные возможности развития признаков, а фенотип – это то, что фактически проявляется. * Кроме генотипа, на формирование фенотипа оказывает влияние окружающая среда. Условия среды (температура, влажность, питание, освещённость, наличие стрессовых факторов и т.д.) могут модифицировать проявление генетически заложенных признаков. Например, цвет шерсти у некоторых животных может меняться в зависимости от температуры, а рост растения зависит от доступности питательных веществ и света. 10. Что называют «изменчивостью»? Чем может быть вызвана изменчивость? * Изменчивость – это свойство организмов приобретать новые признаки и свойства, отличающие их от родительских форм и других особей того же вида. * Изменчивость может быть вызвана следующими причинами: * Мутации (изменения в ДНК): * Генные мутации (изменения в последовательности нуклеотидов одного гена). * Хромосомные мутации (изменения в структуре хромосом). * Геномные мутации (изменения в числе хромосом). * Комбинативная изменчивость (перекомбинация генов): * Независимое расхождение гомологичных хромосом при мейозе. * Кроссинговер (обмен участками гомологичных хромосом). * Случайное оплодотворение (случайное слияние гамет). * Модификационная (ненаследственная) изменчивость: * Влияние факторов окружающей среды на проявление признаков организма без изменения его генотипа. Например, изменение цвета кожи под воздействием солнечного света.