Общая биология 2 часть

Значение кроссинговера при образовании гамет для организмов и в эволюции

Кроссинговер является важным процессом при образовании гамет, так как он приводит к появлению комбинативной изменчивости признаков у организмов. При этом, комбинации, которые возникают в результате кроссинговера, могут создавать новые признаки, которые при данных условиях могут оказаться полезными для выживания. Таким образом, организмы адаптируются к изменяющимся условиям среды благодаря кроссинговеру.

Разнообразие комбинаций признаков, обусловленное кроссинговером, увеличивает естественный отбор, что в свою очередь приводит к совершенствованию приспособленности организмов к окружающей среде.

Вид изоляции и формы листьев стрелолиста

Разнообразие форм листьев у стрелолиста иллюстрирует модификационную изменчивость, так как листья растения развивались в различных средах при разных условиях жизни. Например, водные листья могут быть длинными и узкими, надводные обычно имеют плавающую округлую листовую пластинку, а воздушные – стреловидные.

Если стрелолист вырастет на отмели, то у него скорее всего будут стреловидные листья, так как они наиболее приспособлены к условиям отмели.

Вид изоляции у севанской форели и динамика численности леммингов

В случае с севанской форелью, вид изоляции – экологическая изоляция, так как популяции сформировались с разными местами и сроками нереста, но при этом отсутствует репродуктивная изоляция, что позволяет считать их одним видом. Этот вид является эндемиком, обитающим только в озере Севан.

Динамика численности леммингов на Дальнем Востоке может быть проявлением эволюционного фактора – колебания популяции. Причины таких колебаний могут быть разные: изменение количества доступной пищи, естественные хищнические давления, болезни и прочее. Эти колебания могут влиять на генофонд популяции.

Видообразование у двоякодышащих рыб

Видообразование у двоякодышащих рыб произошло на основе географической (пространственной) изоляции. Изучение теории дрейфа континентов позволило ученым предположить, что Австралия, Южная Америка и Африка были одним континентом, на котором обитали предки этих рыб. В результате разделения материков в каждой изолированной популяции накопились различные мутации, что привело к формированию разных видов двоякодышащих рыб. В каждой популяции действовали различные отборы, что также сказалось на формировании видов.

Мутация у мальчиков с синдромом Кляйнфельтера

У мальчиков с синдромом Кляйнфельтера набор половых хромосом – XXY. Объясните, как могла возникнуть такая мутация. Какой метод позволяет её установить?

1. Нарушение мейоза в материнском или отцовском организме при гаметогенезе приводит к образованию гамет, содержащих хромосомы XX или XY соответственно.
2. Метод – цитогенетический (микроскопия)

Формирование кроны растений

Древесные растения, произрастающие в местности с постоянным направлением ветра, имеют флагообразную форму кроны. Растения, выращенные из черенков этих деревьев в обычных условиях, имеют нормальную форму кроны. Объясните эти явления.

1. Флагообразная форма кроны формируется под воздействием внешних условий (ветра).
2. Это пример модификационной изменчивости.
3. При вегетативном размножении с помощью черенков генотип не меняется, при отсутствии ветра формируется нормальная крона.

Вредные мутации и естественный отбор

Биологи выяснили, что у позвоночных животных в среднем 10% из всех происходящих мутаций являются вредными и могут снижать приспособленность организмов. Почему наличие вредного аллеля часто не приводит к гибели организма и отбраковыванию аллеля естественным отбором? Почему возникновение подобных мутаций эволюционисты рассматривают в качестве эволюционного фактора? В каких популяциях, больших или малых, естественный отбор выбраковывает вредные мутации наиболее эффективно?

1. Вредные аллели часто рецессивные.
2. В гетерозиготном состоянии рецессивный аллель не проявляется в фенотипе ИЛИ многие признаки обусловлены работой множества взаимозаменяемых генов.
3. При изменении условий среды вредная мутация может стать полезной.
4. В больших популяциях.

Эволюционный ряд предков лошади

К какой группе доказательств эволюции относят ряд предков современной лошади, представленный на рисунке, как его называют? В каком направлении происходили изменения в строении конечностей предков лошади? Приспособленностью к каким условиям обитания служит конечность современной лошади?

1. Эволюционный ряд предков современной лошади служит палеонтологическим доказательством эволюции.
2. Его называют филогенетический ряд.
3. Изменения происходили в направлении удлинения костей конечностей и уменьшении количества пальцев.
4. Конечность современной лошади служит приспособленностью к жизни на открытых пространствах.

Сравнительная анатомия органов

Какие органы изображены на рисунке? В чём заключается их сходство и отличие? К каким доказательствам эволюции относится данный пример? Укажите четыре критерия.

1. На рисунке изображены плавательная конечность птицы и роющая лапа крота.
2. Сходство заключается в том, что это гомологичные органы, имеющие общее происхождение.
3. Различие заключается в том, что эти конечности выполняют разные функции.
4. Этот пример относится к сравнительно-анатомическим доказательствам эволюции.

Эволюция животного мира через призму палеонтологических находок

Палеонтология является ключевой наукой, позволяющей изучать прошлые периоды жизни на Земле и определять последовательность этапов эволюции животных. Давайте рассмотрим несколько примеров таких находок:

Пример 1: Ихтиостега

Ихтиостега представляет собой переходную форму между рыбами и земноводными. Этот вид сочетал в себе признаки обеих групп, что позволяет ученым понять, каким образом происходило приспособление животных к изменяющимся условиям среды.

Пример 2: Зверозубый ящер

Этот вид сочетал в себе признаки пресмыкающихся и млекопитающих, что подтверждает теорию об общем происхождении этих групп. Палеонтологические находки зверозубого ящера помогают установить связь между двумя совершенно разными классами животных.

Пример 3: Филогенетический ряд лошади

Исследование филогенетического ряда лошади позволяет установить этапы формирования современного вида. Благодаря находкам скелетов древних лошадей, ученые могут проследить последовательность изменений, которые привели к формированию современной лошади.

Почему атавизм утратил значение у человека

Атавизм – это явление, когда у человека проявляются признаки животного происхождения. Например, люди могут иметь множественные соски, что является атавистическим признаком. Однако, в большинстве случаев гены, отвечающие за такие признаки, выключены в геноме человека. Развитие атавизма происходит в результате мутаций или нарушений в процессе развития, которые встречаются редко.

Примеры других атавистических явлений

1. Рыбий хвост у человека;
2. Усиленный воротник на шее;
3. Третий глаз.

Причины миграций животных

Миграции животных могут быть вызваны различными причинами:

1. Размножение, например, миграция рыб для нереста;
2. Смена экосистем, например, грызуны мигрируют после пожара;
3. Сезонные изменения условий обитания, например, перелеты птиц.

Популяционные волны и их влияние на генофонд

Популяционные волны – это колебания численности популяции великих синиц. Простым примером является резкое снижение численности с 10000 до 100 особей. Такое изменение приведет к значительному уменьшению генетического разнообразия в популяции. Это может повлиять на дальнейшую эволюцию, уменьшив адаптивные возможности популяции к изменяющейся среде.

В данной статье мы рассмотрели ключевые аспекты эволюции животного мира через призму палеонтологических данных, осветили механизмы атавизма у человека, изучили причины миграций животных и их влияние на генофонд популяции. Понимание прошлого животного мира позволяет нам лучше оценить и анализировать современное разнообразие живых организмов.

Популяционные волны и их влияние на генофонд

Популяционные волны представляют собой периодические изменения численности особей в популяции, вызванные различными факторами. Ниже приведены основные причины возникновения популяционных волн:

1. Периодические изменения количества доступных ресурсов среды (пищи, воды, мест гнездования и т.п.)
2. Периодические изменения численности хищников или паразитов
3. Существенные изменения климатических факторов (наводнения, сильные морозы, ураганы)
4. При снижении численности популяции с 10000 до 100 особей генофонд этой популяции обедняется, что приводит к снижению генетического разнообразия в популяции.

Последствия изменения генофонда

Изменение генофонда в популяции может иметь следующие последствия:

1. Снижение приспособленности популяции к изменениям окружающей среды
2. Увеличение вероятности проявления рецессивных мутаций у особей из-за близкородственного скрещивания при малой численности

Почему стабилизирующий отбор не приводит к полному фенотипическому единообразию

Даже при длительном воздействии стабилизирующего отбора на особей одного вида, полное фенотипическое единообразие не формируется по следующим причинам:

1. Существует широкая норма модификационной изменчивости, что приводит к разнообразию фенотипов
2. Комбинативная изменчивость (половой процесс и рекомбинация генов) приводит к генотипическому и фенотипическому разнообразию, а также к появлению рецессивных признаков
3. У организмов постоянно возникают новые мутации, что также приводит к появлению новых признаков в популяции
4. Дрейф генов и популяционные волны могут изменить частоту встречаемости аллелей в популяции, что приводит к изменению набора генов и признаков
5. Миграция особей также может изменять генотипический и фенотипический состав популяции

Различие между соматическими и генеративными мутациями

1. Соматические мутации возникают в клетках тела, в то время как генеративные мутации происходят в половых клетках
2. Соматические мутации проявляются у организма, в то время как генеративные мутации могут проявиться только у его потомков
3. Соматические мутации могут передаваться потомкам только при вегетативном размножении, тогда как генеративные мутации передаются потомкам при половом размножении

Отличие цитоплазматической наследственности листьев томата

Цитоплазматическая наследственность листьев томата связана с хлоропластами и митохондриями. Эти органоиды имеют свои (кольцевые) молекулы ДНК, и цитоплазматические мутации передаются только через цитоплазму яйцеклетки по материнской линии. Спермий не передает пластиды и митохондрии в зиготу, в то время как ядерные мутации могут передаваться через ДНК обеих гамет.

Роль мутаций в эволюции

Мутации считают одной из движущих сил эволюции, так как они могут вносить изменения в генофонд популяции. Однако, не все генные мутации, произошедшие в ядре половой клетки, проявляются в фенотипе и влияют на жизнеспособность организма, что ограничивает их влияние на ход естественного отбора в популяции.

1. мутации поставляют материал для естественного отбора (мутации повышают генетическое разнообразие популяции); 2) мутация произошла в некодирующем участке ДНК; 3) мутация привела к синонимичной замене (изменение в нуклеотидах не привело к изменению последовательности аминокислот); 4) ген присутствует в геноме в нескольких идентичных повторах; 5) мутация рецессивная и не проявляется в гетерозиготном состоянии.

4. Какие факторы могут увеличить риск наследственных заболеваний человека? Ответ поясните.

1. близкородственные браки; 2) повышается вероятность рождения детей, гомозиготных по рецессивным аллелям вредных мутаций; 3) большой возраст женщины, рожающей ребёнка (38—42 года); 4) накапливаются хромосомные или геномные мутации в созревающих яйцеклетках; 5) воздействие на родителей мутагенов (радиации, химикатов, алкоголя, наркотиков); 6) мутагены повышают частоту возникновения мутаций.

5. Чем отличаются генные мутации от геномных и хромосомных по своим последствиям?

1. генные мутации затрагивают один из участков гена; 2) хромосомные мутации затрагивают участок хромосомы (несколько генов); 3) геномные мутации приводят к изменению числа хромосом; 4) генные мутации могут быть вредными или полезными (летальными, нейтральными) ИЛИ генные мутации могут не оказать сильного влияния на признаки организма; 5) хромосомные и геномные мутации приводят к нарушению множества функций организма.

6. Для установления причины наследственного заболевания исследовали клетки больного и обнаружили изменение длины одной из хромосом. Какой метод исследования позволил установить причину данного заболевания? С каким видом мутации оно связано?

1. причина болезни установлена с помощью цитогенетического метода; 2) заболевание вызвано хромосомной мутацией; 3) укорочение хромосомы может произойти при делеции или транслокации; 4) удлинение хромосомы может произойти при дупликации или транслокации.

7. У дайкона и турнепса (семейство Капустные) корнеплоды характеризуются сходной наследственной изменчивостью в строении – от удлинённой формы до уплощенной. Какой биологический закон иллюстрирует данная закономерность? Сформулируйте этот закон на примере изображённых корнеплодов. К какой форме эволюционного процесса можно отнести данный пример? Почему сравнение между вариантами корнеплода турнепса и подобными вариантами клубня картофеля нельзя рассматривать в качестве проявления проиллюстрированного закона?

1. закон гомологических рядов в наследственной изменчивости (закон гомологических рядов Н.И.Вавилова, закон Вавилова) 2) родственные виды турнепса и дайкона обладают сходными рядами наследственной изменчивости (у родственных видов турнепса и дайкона возникали схожие по проявлению мутации); 3) форма эволюционного процесса – параллелизм (параллельная эволюция, конвергенция); 4) данный закон применим только к родственным организмам, а турнепс и картофель относятся к разным семействам (группам, Капустным и Пасленовым соответственно); 5) данный закон применим только к гомологичным структурам организмов (клубень – видоизмененный побег, а корнеплод турнепса – видоизмененный корень).

8. Экспериментатор решил изучить влияние рентгеновского излучения на организм дрозофилы. Для этого он облучал популяции из 1000 мух разными дозами рентгеновского излучения. Результаты эксперимента показаны на графике. Какое биологическое явление демонстрирует данный эксперимент, какова роль этого явления в эволюции? Для гаплоидных или диплоидных организмов это явление будет более значимым? Ответ поясните.

1. мутагенез (процесс появления мутаций под действием разных факторов) ИЛИ 1) искусственный мутагенез; 2) увеличивает генетическое разнообразие популяций (служит материалом для эволюции); 3) для гаплоидных; 4) у гаплоидных организмов любая мутация проявится в фенотипе (отсутствует аллельный ген).

В две банки поместили смородину, присыпали сахаром и закрыли крышкой. Эти банки оставили в тепле. Через некоторое время банки открыли из банок выделился газ, в одной из них появился запах спирта, в другой пахло уксусом. Объясните данное явление.

1. В банках вместе со смородиной попали бактерии, в том числе анаэробные бактерии;2) Анаэробные бактерии осуществляют процесс брожения – расщепляют глюкозу с запасанием АТФ без кислорода;3) Бактерии в одной из банок осуществляют уксуснокислое брожение, поэтому их нее пахло уксусом;4) Бактерии в другой банке осуществляют спиртовое брожение, поэтому в ней пахло спиртом;5) В процессе уксуснокислого и спиртового брожения образуется углекислый газ, он выделился при открытии крышки.

1. В 1952 году А. Херши и М. Чейз проведен эксперимент, вошедший в историю молекулярной биологии. Они получили две группы бактериофагов Т2: первые имели в составе радиоактивную серу S35, а вторые — радиоактивный фосфор P32. Когда фагами из первой группы заражали культуру бактерий, все радиоактивные изотопы серы оказывались в питательной среде, но не проникали в клетки бактерий. При заражении бактерий фагами из второй группы радиоактивный фосфор обнаруживался внутри клеток бактерий, а не в питательной среде. Объясните результаты эксперимента. Какой метод применили ученые в данном эксперименте? В состав каких органических веществ и компонентов бактериофага включались радиоактивные изотопы серы и фосфора? Какие параметры задавались самими экспериментаторами (независимые переменные), а какие а какие параметры менялись в зависимости от этого (зависимые переменные)?

1. Метод меченых атомов. 2. Радиоактивная сера включалась в состав белковой оболочки бактериофага. 3. Радиоактивный фосфор включался в состав нуклеиновой кислоты (ДНК) бактериофага. 4. При заражении бактерий фагами их белковая оболочка остается снаружи, поэтому изотопы S35 обнаруживались в питательной среде. 5. нуклеиновая кислота (ДНК) фагов попадает внутрь клетки, поэтому изотопы PЗ2 обнаруживались в бактериальных клетках. 6. Независимые переменные (задаваемые экспериментатором) — изотопный состав (радиоактивная метка) белковой оболочки и ДНК бактериофага. 7. Зависимые переменные (изменяющиеся в ходе эксперимента) — изотопный состав (радиоактивная метка) в питательной среде и клетках бактерий.

Экспериментатор исследовал влияние температуры воды и условий кормления на способ размножения молочных планарий. Планарий в чашках Петри усиленно кормили, но содержали при разных температурах: одних в теплом месте, а других – в холодном. В результате эксперимента выяснилось, что планарии в обеих чашках Петри размножались бесполым путем, но в варианте с холодной водой этот процесс протекал значительно медленнее. Когда планариям переставали давать корм, бесполое размножение прекращалось в обоих вариантах, позднее осуществлялся переход к половому размножению. Какие переменные в этом эксперименте будут зависимыми (изменяющимися в результате эксперимента), а какие – независимыми (задаваемыми экспериментатором)? Какая существует зависимость между температурой, условиями кормления и способами размножения у планарий? Опишите эту зависимость и объясните результаты эксперимента.

1. Независимые (задаваемые экспериментатором) переменные – интенсивное питание планарий и температура воды, а зависимая (изменяющаяся в результате эксперимента) переменная – способ размножения планарий (половой или бесполый). 2) При усиленном кормлении в тёплом месте планарии быстро приступали к бесполому размножению. 3) При усиленном кормлении в холодном месте процесс бесполого размножения резко замедлялся. 4) Бесполым путём планарии размножаются главным образом в тёплое время года, когда в водоёмах достаточно пищи, а к половому способу размножения планарии переходят осенью, с исчезновением корма из водоёмов.

Фосфор необходим для жизнедеятельности всех организмов. Исследователи изучали влияние фосфоросодержащих веществ в питательных средах на количество продуцируемых грибами антибиотиков. В ходе эксперимента были получены следующие результаты: при увеличении концентрации фосфорсодержащих веществ в питательных средах в 3,5 раза количество выделяемого пенициллина увеличивалось в 2,2 раза. При повышении концентрации фосфорсодержащих веществ в питательной среде в 15 раз количество выделяемого пенициллина возрастало только в 3 раза (по сравнению с контрольной группой). Какой параметр в данном эксперименте задавался экспериментатором (независимая переменная), а какой параметр менялся в зависимости от этого(зависимая переменная)? Какова роль фосфора в организме гриба? Предположите, как может повлиять увеличение концентрации фосфорсодержащих веществ в 20-30 раз на количество выделяемого антибиотика.

1. Независимая переменная – количество фосфорсодержащих веществ в питательных средах. Зависимая переменная – количество продуцируемого грибами пенициллина. 2) Фосфор входит в состав фосфолипидов, нуклеиновых кислот, АТФ. 3) Большой избыток даже полезного вещества подавляет жизнедеятельность организмов, поэтому при увеличении концентрации фосфорсодержащих веществ в 20-30 раз может произойти снижение количества продуцируемого антибиотика.

Экспериментатор решил установить зависимость направление роста побегов растения от расположения источника света. Он расположил лампу непосредственно над первой группой горшочков с проростками фасоли. Вторую лампу иследователь расположил сбоку от второй группы горшочков. Лампы располагались на одинаковом расстоянии от соответствующих групп растений. Через некоторое время экспериментатор заметил, что растения первой группы (лампа сверху) растут вертикально, а во второй (лампа сбоку) – наклонены в сторону лампы. Какой параметр в данном эксперименте задавался экспериментатором (независимая переменная), а какой параметр менялся в зависимости от этого (зависимая переменная)? Почему растения из второй группы оказались изогнуты? Для чего экспериментатор следил за расстоянием от источников света до растений? Ответ поясните.

1. Независимая (задаваемая экспериментатором) переменная – расположение источника света; зависимая (изменяющаяся в результате эксперимента) – направление роста проростков (растений) (должны быть указаны обе переменные). 2) Растения растут по направлению к источнику света, чтобы получать максимальное количество солнечной энергии. 3) Поэтому те растения, для которых свет исходит сбоку, наклонились и росли в сторону источника света (фототропизм). 4) Расстояние контролировалось, чтобы интенсивность (яркость) света не влияла на результаты эксперимента.

Исследователь изучал работу натрий-калиевого насоса, являющегося интегральным мембранным белком. Он обнарушил зависимость: при увеличении количества кислорода в клетке белок работал активнее, а при снижении количества кислорода активность значительно уменьшалась. Какой папаметр в данном эксперименте задавался экспериментатором (независимая переменная), а какой параметр менялся в зависимости от этого(зависимая переменная)? Объясните полученный результат.

1. Независимая переменная – количество кислорода, зависимая – активность транспортного белка (количество переносимых ионов калия и натрия). 2) Интегральные мембранные белки выполняют функцию переноса веществ. На работу таких белков требуется энергия АТФ (они осуществляют активный транспорт). 3) Большая часть АТФ формируется в митохондриях в процессе клеточного дыхания, для которого необходим кислород. 4) В условиях недостатка кислорода в клетках вещества разрушаются анаэробно, при это выделяется значительно меньше АТФ, работа Na+ -K+ -насоса подавляется.

Экспериментатор решил установить влияние температуры на интенсивность транспирации и фотосинтеза. Для опыта он взял несколько растений одного вида и поместил в среду с разной температурой. После эксперимента он оформил результаты в таблицу. Какие параметры в данном эксперименте задавались экспериментатором (независимая переменная), а какие параметры менялись в зависимости от этого (зависимая переменная)? Объясните результаты, полученные в группе №3.

1. Независимая переменная – температура, зависимые – интенсивность транспирации и фотосинтеза. 2) Транспирация – процесс испарения воды из листьев. Она необходима для охлаждения листовых пластинок, поэтому при повышении температуры интенсивность транспирации возрастает. 3) Нагревание листа и активное выделение из него воды подавляет процесс фотосинтеза. Если скорость испарения воды выше, чем скорость всасывание воды корнем, растение начинает экономить воду и процессы фотосинтеза, затрачивающие воду, подавляются

Из листа растения выделили окрашенную субстанцию и разделили ее на фракции 4-х цветов: зеленый, желтый, оранжевый, фиолетовый. Какой метод применялся в данном случае? Почему появились фракции разного цвета?

1. Применялся метод хроматографии. 2) Метод хроматографии основан на разной скорости движения веществ через абсорбент (например, через фильтровальную бумагу) за счёт разной молекулярной массы веществ. 3) Растения содержит разные пигменты, отличающиеся по цвету и молекулярной массе, такие как хлорофилл a, хлорофилл b и каротиноиды. 4) Самые тяжелые пигменты при прохождении через абсорбент остаются снизу, так как двигаются медленнее. 5) Пигменты, имеющие меньшую молекулярную массу, поднимаются быстрее, следовательно, эта фракция будет располагаться выше всего. 6) Поскольку пигменты отличаются также еще и по цвету, то мы можем видеть разноцветные фракции

Какой метод позволяет определить хорошо развитую шероховатую ЭПС в поджелудочной железе? Поясните, с чем это связано?

1. Обнаружить шероховатую ЭПС в поджелудочной железе позволяет метод электронной микроскопии. 2) Электронный микроскоп обладает высокой разрешающей способностью и сильным увеличением, благодаря чему возможно детальное рассмотрение органоидов клеток. 3) Поджелудочная железа является железой смешанной секреции, 4) В ней образуется панкреатический сок, содержащий ферменты (трипсин, амилазу и др), а также в ней синтезируются гормоны – инсулин и глюкагон. 5) Данные ферменты и гормоны по происхождению являются белками. 6) За синтез белков отвечают рибосомы, которые в большом количестве находятся на шероховатой эндоплазматической сети. 7) Соответственно, шероховатая ЭПС будет хорошо развита в тех клетках, где должен происходить активный синтез белков.

Каким методом и в какой фазе деления изучается кариотип организмов? Что выясняется этим методом?

1. Метод цитогенетический (микроскопия); 2) Этот метод основан на изучении кариотипа клеток (числа, формы, размера хромосом) под микроскопом; 3) Фаза, в которой хорошо видны хромосомы — метафаза. 4) Так как в метафазе хромосомы выстроены по экватору клетки и хорошо различимы. 5) Этим методом определяют сколько хромосом в кариотипе данного вида, какой они формы и размера, также можно определить пол (у животных), наличие хромосомных или геномных мутаций и наличие (или отсутствие) наследственных заболеваний.

Какие методы исследования позволили экспериментально доказать, что ДНК реплицируется полуконсервативным путем?

1. Полуконсервативный способ репликации – при репликации каждая новая молекула ДНК содержит одну старую (материнскую) и одну новую (дочернюю) цепочки. 2) Применялись методы меченых атомов и центрифугирования. 3) Бактерий выращивали на питательной среде, содержащей изотоп азота N15. 4) В состав молекул ДНК входит азот; 5) Бактерии включали в состав своей ДНК изотоп азота N15. 6) Бактерий переместили на новую среду с изотоп азота N14. 7) Они поделились на новой среде один раз, то есть один раз произошла репликация молекул ДНК. 8) Методом центрифугирования было доказано, что после репликации бактерии содержали равное число цепочек ДНК с изотопом азота N15 и с изотопом азота N14. 9) Таким образом был доказан полуконсервативным способом.

Замораживание ферментов, в отличие от действия высоких температур, не приводит к потере их активности при возвращении в нормальные условия. Чем это объясняется?

1. Ферменты – биологические катализаторы белковой природы. 2) При высоких температурах и замораживании происходит денатурация белков – разрушение природной структуры, 3) При денатурации ферменты теряют свою активность. 4) При замораживании происходит обратимая денатурация; 5) Первичная структура сохраняется, пептидные связи не разрушены. 6) При обратимой денатурации происходит ренатурация – возвращение исходной структуры белка, когда белок попадает в нормальные условия, поэтому активность фермента восстанавливается. 7) Воздействие высоких температур приводит разрушению первичной структуры белка, нарушаются пептидные связи; ренатурация невозможна, поэтому активность не восстанавливается.

Как с помощью биохимического анализа можно отличить вирусы, содержащие РНК от ДНК содержащих? Приведите два отличия.

1. Биохимический анализ – это анализ химического состава различных веществ. 2) ДНК и РНК-содержащие вирусы отличаются друг от друга по химическому составу. 3) ДНК-содержащие вирусы имеют генетический материал, представленный молекулой ДНК, а у РНК-содержащих вирусов генетический материал представлен молекулой РНК. 4) В состав молекулы ДНК входит пятиуглеродный сахар дезоксирибоза, а в состав РНК входит пятиуглеродный сахар – рибоза. 5) Азотистые основания, входящие в состав нуклеотидов молекул ДНК – это аденин, тимин, гуанин и цитозин, а в РНК – аденин, урацил, гуанин и цитозин. 6) Биохимический анализ покажет покажет эти различия в химической структуре и позволит различить ДНК-содержащие и РНК-содержащие вирусы.

Какие особенности строения молекулы воды обеспечивают выполнение ее функций в организме?

1. Молекула воды называется диполь. 2) Она полярна- на одном ее конце сосредоточен положительный заряд, а на другом отрицательный. 3) Молекула воды имеет маленькие размеры. 4) Благодаря полярности и маленьким размерам молекул вода является хорошим растворителем. 5) В воде растворяются гидрофильные вещества – соли, простые сахара, кислоты, щелочи, многие белки. 6) Вода является средой для протекания химических реакций. 7) Молекулы воды связаны друг с другом водородными связями. 8) Благодаря наличию водородных связей у воды высокая теплоемкость. 9) Из-за высокой теплоемкости вода хорошо сохраняет тепло и медленно отдает его в окружающую среду. 10) Благодаря этому свойство в организме дольше сохраняется тепло (медленнее остывает). 11) Наличие водородных связей определяет ее теплопроводность. 12) Благодаря хорошей теплопроводности воды в организме происходит эффективное перераспределение тепла – терморегуляция.

Общий вид цветущего растения.

Международное научное название

Синонимы вида Рапс

Канадские масличные сорта рапса с пониженным содержанием эруковой кислоты и глюкозинолатов именуются «канола». Растительное масло из этих сортов обладает повышенными потребительскими свойствами (в частности, отсутствуют неприятный привкус и зеленоватый оттенок).

Систематика и происхождение

Особый интерес для генетиков представляет происхождение рапса. В диком виде это растение не встречается. В культуре был известен за 4 тысячи лет до н. э. Полагают, что рапс произошёл от скрещивания озимой или яровой сурепицы () с капустой огородной ().

Относительно места происхождения рапса до сих пор нет единого мнения. Большинство ботаников относят род Brassica и, в частности, рапс, к средиземноморскому центру происхождения культурных растений. Дикорастущий рапс неизвестен, но во многих странах Европы, Азии, Америки и Северной Африки рапс встречается в одичалом состоянии как сорняк.

По мнению Е. Н. Синской, рапс происходит из Европы. Его родина — Англия и Голландия, откуда он в XVI веке распространился в Германию, затем в Польшу и Западную Украину. В России как масличную культуру его начали возделывать с начала XIX века.

Во многих странах под названием «рапс» объединяют несколько видов этого семейства: собственно рапс, сурепицу, горчицу сарептскую, сизию и т. д.

Рапс — естественный амфидиплоид, в происхождении которого участвовала сурепица (2n = 20, геном АА) и капуста (2n = 18, геном CC).

, 1753, Sp. Pl. : 666

Вид Рапс относится к роду Капуста () семейства Капустные () порядка Капустоцветные (). Кладограмма в соответствии с Системой APG IV по состоянию на июнь 2023 года:

Ботаническая иллюстрация из книги Köhler’s Medizinal-Pflanzen, 1887

Корень стержневой, веретеновидный, утолщённый в верхней части, разветвлённый. Основная часть разветвлённых корней сосредоточена на глубине 20—45 см, но к периоду созревания семян может распространяться и в горизонтальном направлении. Толщина корня до 3 см, он проникает в почву до 3 м у рапса озимого и до 2 м у ярового.

Стебель прямостоячий, округлый, разветвлённый с 12—25 ветвями первого и последующего порядков. Высота стебля 60—190 см, толщина 0,8—3,5 см. Окраска стебля зелёная, тёмно-зелёная, сизо-зелёная, он покрыт восковым налётом.

Листья очерёдные, черешковые, в нижней части стебля лировидно-перистонадрезанные с овальной или округлой тупой верхней долей, иногда слабоволнистой, образуют компактную прикорневую розетку; средние листья — удлинённо-копьевидные; верхние — удлинённо-ланцетные, сидячие, цельнокрайные с расширенным основанием, на —. Поэтому рапс легко отличить от других представителей рода Капуста. Листья сине-зелёные или фиолетовые, неопушённые или слегка волосистые с восковым налётом. Различаются сильнооблиственные и слабооблиственные формы.

Цветки собраны в кистевидные (щитковидные) рыхлые соцветия. Цветок с четырьмя жёлтыми лепестками и эллиптически-яйцевидными чашелистиками, цветоножкой, шестью тычинками (из которых две наружные короче внутренних) и одним пестиком с головчатым рыльцем. У основания коротких тычинок расположены два нектарника. Завязь верхняя, двугнёздная, с 20—40 семяпочками.

Плод — узкий прямой или слегка согнутый стручок, расположенный под прямым или тупым углом по отношению к стеблю, длиной 6—12 см, шириной 0,4—0,6 см. Створки стручка гладкие или слабобугорчатые. По длине стручка проходит плёнчатая перегородка, заканчивающаяся в бессемянном носике. В стручке 25—30 семян округло-шаровидной формы, слегка ячеистых, серовато-чёрной, чёрно-сизой или тёмно-коричневой окраски. Семена очень мелкие, диаметр семени 0,9—2,2 мм, масса 1000 семян 2,5—5 г у рапса ярового и 4—7 г у озимого. Семена сохраняют всхожесть 5—6 лет.

Рапс — однолетнее растение длинного дня, холодостойкое, требовательное к влаге и плодородию почвы, хорошо произрастает в умеренной зоне. При укорочении светового дня вегетативная масса увеличивается, а семенная продуктивность снижается. У рапса различают озимые и яровые формы. Размножается рапс семенами. Семена рапса ярового прорастают при температуре 1—3 °C, (озимого — 0,1 °C), всходы переносят заморозки до −5 °C (взрослое растение до −8 °C), оптимальная температура для прорастания 14—17 °C. Рост и развитие растений до фазы стеблевания происходят медленно. В это время образуется мощная корневая система и розеточные листья. Диаметр розетки у рапса озимого должен быть 30—60 см: недостаточно развитые растения погибают зимой.

Рапс озимый сильно повреждается ледяной коркой, страдает от выпирания, вымокания, бактериоза корней. Весной через 2 недели после отрастания начинаются фазы стеблевания и бутонизации. Период бутонизации — цветения продолжается 20—25 дней, цветение — 25—30 дней. От конца цветения до созревания семян проходит 25—35 дней. Вегетационный период у рапса озимого составляет 290—320 дней, у ярового — 80—120 дней.

Сорта рапса озимого делят на позднеспелые — более 310 дней, среднеспелые — 280—310, раннеспелые — до 280 дней; ярового: позднеспелые — более 110 дней, среднеспелые — 90—110, раннеспелые — менее 80 дней.

Всходы появляются на четвёртый — шестой день после посева, цветение начинается на сороковой — пятидесятый день после появления всходов. Сумма активных температур, необходимая для формирования урожая семян, 1800—2100 °C, зелёной массы — 780—800 °C. За период вегетации рапс потребляет в 1,5—2 раза больше воды, чем зерновые культуры. Поэтому в засушливые годы его урожайность сильно снижается, хорошие урожаи рапс даёт на умеренно засолённых почвах с кислотностью, близкой к оптимальной (pH 6,5—6,8). Рапс не переносит сырые почвы с близким залеганием грунтовых вод, заболоченные и тяжёлые глинистые участки. Он предъявляет высокие требования к плодородию почвы, поэтому отзывчив на внесение минеральных удобрений.

Наиболее опасные вредители рапса — крестоцветные блошки, рапсовый пилильщик, рапсовый цветоед, капустная тля. К наиболее распространённым болезням рапса относятся альтернариоз, мучнистая роса, ложная мучнистая роса, чёрная ножка, корневые гнили.

Плодоносящие растения. Белоруссия

Биология цветения и оплодотворения

По способу опыления рапс — факультативный самоопылитель. Перекрёстное опыление в разных условиях выращивания достигает 30 %. Пыльца переносится в основном насекомыми. Апомиксис встречается у всех сортов и нередко. Часто в цветке раньше созревает яйцеклетка. Пыльца в это время находится в фазе гаметогенеза. У рапса зрелая пыльца двухъядерная, состоит из вегетативного и генеративного ядер. При прорастании пыльцевого зерна происходит деление генеративного ядра и образование двух спермиев. Пыльцевая трубка достигает зародышевого мешка за 20—30 минут, слияние гамет продолжается 2—3 часа.

Цветение начинается рано утром с нижней части соцветия и продолжается весь день, особенно при влажной погоде. Яйцеклетка сохраняет способность к оплодотворению в течение четырёх — семи суток с момента раскрытия цветка. У пыльцы жизнеспособность высокая, в стерильных условиях и при пониженной температуре она сохраняется в течение одного года. При стрессовых условиях (засуха, повышенная температура, заморозки) жизнеспособность её падает, что ведёт к появлению апомиктов.

При раскрытии цветка первым появляется рыльце пестика, затем чашелистики; лепестки удлиняются, и пестик снова оказывается внутри цветка — ниже или на уровне пыльников. У многих сортов рапса встречается селективное оплодотворение, обусловленное разной скоростью роста пыльцевых трубок. При переопылении необходимо обращать внимание на одновременность цветения сортов, поскольку различия по этому признаку могут быть существенными.

В результате пахитенного анализа было установлено, что у рода Brassica шесть типов хромосом (n=6). Их обозначили буквами A, B, C, D, E, F. Эти типы хромосом встречаются у большинства видов рода, повторяясь в разном числе. Хромосомный состав исходных форм рода выглядит следующим образом:

Brassica nigra (n = 8) — ABCDDEEF; Brassica oleracea (n = 9) — ABBCCDEEF; Brassica campestris (n = 10) — AABCDDEFFF.

Рапс произошёл в результате скрещивания сурепицы (n = 10, геном AA) с капустой (n = 9, геном CC) и последующего удвоения числа хромосом. В его кариотипе 38 хромосом (n = 19, геном AACC), которые имеют следующее сочетание в половых клетках: AAABBBCCCDDDEEEFFFF.

Большинство признаков рапса в первом поколении наследуется промежуточно, в F2 возможны трансгрессии и аддитивные эффекты. Это относится к таким признакам, как высота стебля, число и размер листьев, число ветвей первого порядка, число стручков на растении и ветвях первого порядка, размер розетки, продолжительность вегетационного периода, зимостойкость, засухоустойчивость, содержание белка в зелёной массе и др. Между накоплением масла и белка в семенах существует обратная корреляция. Антоциановая окраска черешков листьев и стебля и наличие воскового налёта, как правило, доминируют. Наследование растрескиваемости стручков и осыпаемости семян, зависящее от ряда факторов, изучено недостаточно.

Наследование содержания эруковой кислоты

Одна из основных целей при создании сортов пищевого направления — увеличение содержания масла в семенах и повышение его качества, которое прежде всего определяется отсутствием в составе жирных кислот эруковой кислоты, которая не полностью разлагается в организме, что может быть причиной отложения жиров в мышцах и поражения миокарда. Есть данные, что содержание эруковой кислоты контролируется двумя генами, действующими аддитивно. В недавно проведенных исследованиях установлено, что содержание эруковой кислоты контролируется 5 аллелями с аддитивным действием: е, Ef, Eb, Еe, Ed. Обнаружена зависимость содержания эруковой кислоты от её количества в материнском растении. При анализе реципрокных комбинаций более высокое её содержание оказывается в скрещиваниях, где материнское растение высокоэруковое. Во втором поколении наибольшее число безэруковых и низкоэруковых растений выщепляется в комбинациях, в которых материнским растением служил безэруковый сорт. Безэруковые сорта менее продуктивны.

Шрот и жмых, получаемые путём экстрагирования или прессования масла из семян рапса, содержат до 42 % белка, отвечающего нормам ФАО по аминокислотному составу. Однако его ценность ограничивается наличием серосодержащих соединений— гликозинолатов, которые представляют собой гликозиды масла и являются производными аминокислот, под воздействием фермента мирозиназы они расщепляются в организме животных на ядовитые продукты. На их накопление влияют условия выращивания и место прикрепления стручка к стеблю. Впервые гликозинолаты были обнаружены у польского сорта Броновски. Установлено, что особое влияние на характер наследования гликозинолатов оказывает цитоплазма. Уровень гликозинолатов возрастает с увеличением массы 1000 семян. Содержание гликозинолатов и эруковой кислоты наследуется независимо друг от друга.

Посевы рапса на склоне

Наследование устойчивости к поражению болезнями

У рапса наследование этого признака изучено слабо. В большинстве случаев доминирует устойчивость.

Задачи и направления селекции

В настоящее время основные направления в селекции рапса пищевое, техническое и кормовое. Ряд признаков, по которым проводят отбор, общие для всех направлений селекции. Это высокая урожайность высокомасличных и высокобелковых семян, скороспелость, устойчивость к растрескиванию стручков, осыпанию и полеганию, к стрессам, поражению болезнями и вредителями. Сорта должны обладать стабильной урожайностью по годам, а рапс озимый — высокой морозостойкостью.

Селекция рапса пищевого направления

При создании сортов пищевого направления к основным задачам следует отнести увеличение содержания масла в семенах и повышение его качества. Важное значение в селекции рапса этого направления имеет окраска семян. Предпочтительны желтосемянные сорта, поскольку они отличаются повышенным содержанием масла и белка и низким — клетчатки. Следующая перспективная, но труднореализуемая задача селекции — создание сортов типа 000, то есть безэруковых, низкогликозинолатных и желтосемянных. У желтых семян более тонкая оболочка, чем у темноокрашенных, у них проще определить степень созревания, кроме того, шрот из них обладает более высоким качеством. В последние годы селекция развивается в направлении создания сортов с оптимальным содержанием масла. Основная задача при создании сортов пищевого направления — отсутствие в масле эруковой кислоты, нежелательно и высокое содержание линоленовой, придающий ему прогорклый вкус. Для сортов пищевого направления желательно высокое содержание олеиновой (до 70 %) и линоленовой — заменить на линолевую (до 25 %) кислот. Для рапсового масла, используемого в производстве маргарина, для обеспечения твёрдости жиров необходимо повышенное содержание пальмитиновой и стеариновой кислот, а также жидких жиров олеиновой кислоты. Селекция на оптимальный состав жирных кислот затруднена тем, что их синтез обеспечивает сложная полигенная система с множественными аллелями в локусах. Скармливаемые животным отходы маслобойной промышленности должны не только обладать повышенным содержанием белка, но и не содержать гликозинолатов.

Селекция рапса технического направления

На ранних этапах селекции рапса (60-е годы XX в.) основное внимание уделяли создание сортов технического направления. Для технического использования необходимы сорта, содержащие в своём составе те или иные жирные кислоты. Например, технические масла (гидравлическое и смазочное) и биотопливо должны обладать высоким содержанием эруковой кислоты, а предназначенные для производства синтетических моющих средств и парфюмерной продукции — лауриновой.

Селекция рапса кормового направления

Для кормового направления необходимы сорта с высоким качеством как семян, так и зелёной массы, повышенным содержанием белка, сбалансированного по аминокислотному составу, и низким уровнем гликозинолатов. Кроме того, селекцию рапса ведут с учётом решения следующих важных задач.

Селекция на урожайность (семенную продуктивность)

Это направление предусматривает создание форм и сортов с широкой экологической приспособляемостью, увеличение потенциальной продуктивности за счёт улучшения структуры и функционирования фотосинтетического аппарата и распределения ассимилятов. При селекции на зелёный корм обращают внимание на высокий урожай зелёной массы, облиственность, интенсивность роста (особенно в начальный период) и отрастание после скашивания, отзывчивость на удобрения, устойчивость к полеганию, болезням и вредителям, содержание каротина, белка, минеральных веществ и сухого вещества в зелёной массе, отсутствие гликозинолатов.

Селекция на зимостойкость для рапса озимого

Понятие «зимостойкость» очень широкое, оно включает в себя способность растений противостоять комплексу различных неблагоприятных воздействии внешней среды на протяжении осенне-зимнего и ранневесеннего периодов (действие низких отрицательных температур, зимние оттепели и весеннее оттаивание с резким переходом к морозам, вымокание и выпревание, весенняя физиологическая засуха в неоттаявшей или холодной почве). Оценку и отбор на зимостойкость проводят по таким признакам, как высота точки роста, форма и мощность осенней розетки, темпы осеннего и весеннего роста, продуктивность сухого вещества растений перед уходом в зиму. Отбор растений рапса озимого, рано прекращающих осенний прирост, способствует выделению более зимостойких генотипов.

Создание сортов с укороченным вегетационным периодом

Важнейший источник исходного материала для селекции рапса — коллекция ВИР, в которой собрано более 500 образцов рапса и 220 образцов сурепицы.

Большую роль в селекции рапса играет использование других культур семейства крестоцветных: капусты, сурепицы, брюквы, турнепса, горчицы сарептской, редьки масличной, редечно-капустных гибридов. Капуста служит источником таких признаков, как устойчивость к ложной мучнистой росе, пониженное содержание эруковой кислоты. Гибридизация рапса с редькой масличной, иммунной ко многим грибным болезням, позволяет получать устойчивые к ним формы. Редечно-капустные гибриды, особенно созданные с привлечением редьки масличной, не поражаются килой и ложной мучнистой росой. Ценным исходным материалом, используемым в селекции рапса, являются мутанты, гаплоиды, анеуплоиды и искусственные полиплоиды.