Биологический факультет. ГОСник. Шпоры / ГОС Ответы / билет №03

Билет 3. 2 вопрос: Иерархия систем регуляции у многоклеточных организмов. Внутриклеточные и межклеточные системы регуляции. Организменный уровень интеграции.

1. Внутриклеточный уровень регуляции.

2. Межклеточный уровень регуляции.

3. Организменный уровень регуляции.

Жизнедеятельность растений, рост и развитие является результатом взаимодействия регуляторных систем. Обеспечение ответной реакции организма на воздействие внешней среды. Регуляция в живых системах осуществляется на трех уровнях – внутриклеточном, межклеточном и организменном.В ходе эволюции сначала должны были возникнуть внутриклеточные системы регуляции. К внутриклеточным системам регуляции относят метаболическую, генетическую и мембранную. Все эти системы связаны между собой. Пример: свойство мембран зависит от генной активности, а дифференцированная активность самих генов находится под контролем мембраны.

С появлением многоклеточных организмов развиваются межклеточные системы регуляции. К межклетной системе относятся трофическая регуляция, гормональная и электрофизиологическая. С помощью этих систем осуществляется взаимодействие между клетками, тканями и органами.

Организменный уровень обеспечивает целостность индивидуума. Сюда относят централизацию управления, полярность, канализирующие связи, осцилляции и регуляторные контуры, доминирующие центры. Для взаимодействия всех частей растения необходима централизация управления в каждый данный период онтогенеза. Растения имеют четко выраженную благоприятную структуру. Её создают полюса растений (верхушки побега и корня). Они являются зонами ткане- и органообразования. Верхушка вегетирующего побега, откуда выходит апикальная меристема и развивающая листва ингибирует рост боковых почек. Это апикальное, индуцированное доминирующее образование проводящих пучков и корнеобразования влияет на ориентацию листьев. Верхушка побега может быть заменена ауксином, а верхушка корня – цитокинином, т.е. гормонами синтезируемых в этих центрах. Свойства полярности выражается в увеличении или уменьшении вдоль оси растения осмотического давления, величины ph, концентрации веществ, активации ферментов и др. В процессе эволюции у растений между различными органами возникают коммуникации, которые позволяют быстрее передавать трофические факторы, сигналы, т.е. это канализация сигнала. Полярность и канализирующие связи под контролем доминирующих центров. Предполагается, что временная интеграция организма осуществляется системой взаимосвязей – осцилляций. У растений физиологические и морфологические осцилляции (ритмы) в апексе побега преобразуется в закономерное чередование листьев, междоузлий. Осцилляции одного порядка входят составной частью в осцилляции с большей амплитудой и образуют иерархию осцилляций, которую можно рассматривать как биочасы. На каждом этапе восприятия сигнала и перехода клеток в активное состояние имеются обратные связи, которые корректируют эти процессы в соответствии с нормой реакции. Обратные связи существуют на разных участках цепей межклетной системы регуляции, образуя многочисленные регуляторные контуры.

Межклеточный уровень: между различными частями растительного организма существуют стационарные, медленно изменяющиеся разности потенциала, а также наблюдаются местные и распространяющиеся потенциалы действия. Эти виды электрофизиологической активности составляет электрофизиологическую регуляцию. Пример: сдвиг ионных потоков, выдвигаемый внешними и внутренними факторами, приводят к изменениям величины потенциала между участками или частями растения.

Трофическая регуляция - взаимодействие с помощью питательных веществ. Наиболее простой способ связи между клетками, тканями и органами. Пример: корни используют ассимилянты, поступающие из побега на собственные нужды, а часть трансформированных органических веществ движется в обратном направлении. Сдвиги в содержании различных элементов питания оказывают влияние на обмен веществ. Одной из регуляторных систем являются фитогормоны, регулирующие рост и развитие растений. Также в растениях присутствуют их антагонисты, их координированное взаимодействие определяет нормальный рост и развитие. Гормоны – это продукты длительной эволюции. Особенности: образуются в микроколичествах; дистантность – место синтеза отстоит от места функционирования; специфичность – приуроченность гормона к соответствующей биореакции; ряд гормонов проверяет кооперативный эффект.

Внутриклеточные уровень: характер роста и развития зависит от генетических факторов. Наследуемая природа организма определяет признаки – поздняя или ранняя спелость, устойчивость к среде, общая продуктивность. Встав на определенный путь развития, клетка подвергается дифференцировке, основным процессом которой является механизм дерепрессии генов, в три этапа: 1) приобретение компетенции (способности клетки воспроизводить какие-то воздействие, под влиянием которых происходят специфические изменения); 2) детерминация одного из бактериальных генов становится доминирующим будущей клетки; 3) активация генов, образующих белков, которые соответствуют структурным генам доминирующей.

Мембранная регуляция связана с функцией биологических мембран: барьерная функция (отделение внутренней среды от внешней); транспортная функция (перенос ионов, субстратов, метаболитов); электрическая; структурная (упорядоченность в растении фермент-белковых комплексов); энергетическая; осмотическая. Регуляция осуществляется, благодаря сдвигам в мембранном транспорте, связыванию или освобождению ферментов, регулирующих белков, путём изменения активности мембранных ферментов.

Изостерическая осуществляется на базе каталитических центров ферментов. Реакционная способность и направленность зависит от кол-ва субстрата и конечных продуктов, от наличия кофакторов, окислительно-восстановительного потенциала. Более совершенная – аллостерическая регуляция, в состав которой входит фермент с белковой субъединицей, которая взаимодействует со специфическими активаторами или ингибиторами. В качестве эффектора могут выступать трофические факторы и промежуточные метаболиты. Важным способом является трансформация латентной формы фермента зимогена в активную. Это достигается разрушением некоторых ковалентных связей с помощью протеаз.

1 вопрос: Морфологическая природа цветка и его частей. Происхождение околоцветника, андроцея и гинецея.

Цветок – специализированный орган опыления и оплодотворения, представляющий собой обоеполый стробил, окруженный околоцветником. Совокупность тычинок – андроцей (микроспорофиллы), пестики – гинецей (мегаспорофиллы). Снаружи стробил большей частью одет околоцветником (защитная и рекламная ф-ии). Все части цветка располагаются на цветоложе. Микроспорофиллы, или тычинки, расчленены на тычиночную нить, связник и пыльники (2 теки). У примитивных цветковых тычинки листовидной формы, длинные пыльники (микроспорангии) располагаются на нижней стороне такой тычинки. Постепенно микроспорофиллы принимают более вытянутую форму, пыльники перемещаются на его боковые стороны. Сначала связник широкий, потом он сужается и появляется тычиночная нить В дальнейшем в разных семействах цветковых форма тычинок может меняться: срастаются, прирастают к венчику, к гинецею и т.д. У более продвинутых цветковых число тычинок уменьшается.

Мегаспорофиллы, или плодолистики, у цветковых срослись своими боковыми краями, образовав полость – гнездо завязи, в которой располагаются сначала семязачатки, а позднее, когда из гинецея образуется плод – семена, так возникла покрытосемянность. У примитивного гинецея листовидные плодолистики сложены вдоль средней жилки только соприкасаются своими краями. Пестик не имеет еще разделения на столбик, рыльце, завязь. Постепенно в процессе эволюции произошло полное срастание краев плодолистиков; далее обособляется завязь, верхняя часть сужается, образуя столбик; рыльце перемещалось на самый вверх или оставалось сидячим. Апокарпный гинецей – плодолистики остаются свободными. Синкарпый гинецей – постепенное срастание боковых стенок завязи друг с другом. Затем эволюция гинецея идет двумя путями. Если боковые стенки завязи исчезают, а семязачатки перемещаются на внешние стороны сросшихся плодолистиков у места их срастания – паракарпный гинецей. Др путь приводит к исчезновению большей части боковых перегородок и возникновению одногнездной завязи, но остается в центре гнезда часть спинных сторон плодолистиков (центральный семяносец), на котором располагаются семязачатки – лизикарпный гинецей. Далее возникает нижняя завязь в результате срастания гинецея с цветоложем и основанием чашелистиков, лепестков и тычинок.

Эволюция околоцветника: у примитивных цветковых он актиноморфный (состоит из неопределенного числа членов, расположенных на цветоложе по спирали). Затем число частей околоцветника становится определенным, они начинают располагаться по кругу. След этап в эволюции – возникновение спайнолепестных цветков, доступ в которые для насекомых резко ограничивается его величиной и длиной сросшейся части. След. этап – возникновении зигоморфии, влекущей за собой сужение круга тех опылителей, которые могут попасть в цветок. Но! появляются волоски, за которые удобно держаться; рисунок или пятна, где нужно опуститься на цветок и т.д.

3 вопрос: наследование при моно- и дигибридном скрещивании. Принципы гибридологического метода. Возвратное и анализирующее скрещивания. Использование гибридов первого поколения в сельскохозяйственной практике.

Гибридологический метод – 1865г.- основа генетического анализа, создан Менделем. Суть – изучение наследования отдельных признаков и свойств.Характеризуется: 1)использование формы одного вида, отличающиеся небольшим числом признаков;2)ведется точный учет числа гибридных особей;3)анализируется потомство индивидуально от каждой особи.

Моногибридное скрещивание- скрещивание, при котором родители отличаются по 1 признаку. Если материнское р-ние с пурпурными цветками, отцовское - с белыми, то цветки всех гибридных растений f1 оказываются пурпурными, белая окраска цветков не проявляется.

У гибридов f1 из пары родительских альтернативных признаков развивается только один, второй не проявляется, явление преобладания у гибрида f1 признака одного из родителей Мендель это назвал доминированием. Признак, проявляющийся у гибрида - доминантный, а подавляемый – рецессивный. Закон доминирования (первый закон Менделя) − это закон единообразия, гибридов первого поколения. Гибриды f1 самаопылились, то в следующем поколении (f2) появляются растения с признаками обоих родителей в соотношении 3:1. Это соотношение выражает второй закон Менделя, или закон расщепления признаков у гибридов второго поколения в соотношении 3:1 по фенотипу. Аллель это разное состояние одного и того же гена.

Закон чистоты гамет – гамета содержит 1 и только 1 аллель от каждого гена. 3й закон Менделя: закон независимого наследования. Признаки наследуются независимо друг от друга и м комбинироваться в различных сочетаниях.

Возвратное скрещивание – это скрещивание гибрида 1го поколения с одним из родителей (как доминантным, так и рецессивным). Анализирующее скрещивание (явл частным случаем возвратного) – это скрещивание гибрида 1го поколения с рецессивной гомозиготой. Позволяет установить гомо- или гетерозиготна исследуемая особь. Если расщепления не будет,то гомозиготна.

Гибриды 1го поколения обладают оч хорошо выраженным признаком. Это, как правило выносливые животные, с большой устойчивостью. При последующем их скрещивании признак размывается.