11.2 Генетика, генетический код, одноклеточные организмы

Генетика – наука о воспроизведении живых существ, наследственности и изменчивости, о генотипах живых существ. Генетический код — свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов. Генетический код является триплетным, сочетанием 3-х нуклеотидов. Триплет или кодон кодирует одну из 20 аминокислот. Кодон однозначен, т е кодирует только одну аминокислоту и избыточен, каждая аминокислота может кодироваться несколькими кодонами. Код универсален для всех живых существ Земли. В ДНК используется четыре нуклеотида — аденин (А), гуанин (G), цитозин (С), тимин (T), которые в русскоязычной литературе обозначаются буквами А, Г, Ц и Т. Эти буквы составляют алфавит генетического кода. В РНК используются те же нуклеотиды, за исключением тимина, который заменён похожим нуклеотидом — урацилом, который обозначается буквой U (У в русскоязычной литературе). В молекулах ДНК и РНК нуклеотиды выстраиваются в цепочки и, таким образом, получаются последовательности генетических букв. Из 4-х нуклеотидов получается 64 кодона

Для построения белков в природе используется 20 различных аминокислот. Каждый белок представляет собой цепочку или несколько цепочек аминокислот в строго определённой последовательности. Эта последовательность определяет строение белка, а следовательно все его биологические свойства. Набор аминокислот также универсален почти для всех живых организмов. Реализация генетической информации в живых клетках (то есть синтез белка, кодируемого геном) осуществляется при помощи двух матричных процессов: транскрипции (то есть синтеза мРНК на матрице ДНК) и трансляции генетического кода в аминокислотную последовательность (синтез полипептидной цепи на мРНК). Для кодирования 20 аминокислот, а также сигнала «стоп», означающего конец белковой последовательности, достаточно трёх последовательных нуклеотидов.

Ген – участок молекулы ДНК, отвечающий за определенный признак. Генотип – совокупность всех генов данного организма. Ген может быть доминантным, сохраняющим определенный признак или рецессивным – изменяющим признак. Наличие доминантных и рецессивных признаков в потомстве определяется законами Г. Менделя. Результат взаимодействие генов определяется решеткой Пеннета. В частности, генетика пола показывает равную вероятность рождения мальчиков и девочек.

Изменчивость возникает в результате рекомбинации и мутации генов. Мутации бывают генные, хромосомные и геномные. Они не имеют направленного характера, т е случайные. Но положительные, с точки зрения выживания организма, закрепляются, а отрицательные уничтожаются в борьбе за существование. Знание законов генетики позволяет эффективно делать искусственный отбор ценных пород растений и животных.

При бесполое размножение для одноклеточных организмов осуществляется; спорами (мхи, лишайники, папоротники), почкованием ( кишечнополостные), вегетативными органами растений и клонированием. При этом происходит развитие дочерней особи из соматических клеток взрослой особи, с последующим делением.

При половом размножении у простейших организмов и грибов, происходит обмен наследственной информации в виде ядерного материала – коньюгация. У организмов более высокой организации происходит слияние гаплоидных клеток ( гамет) – копуляция. Хранение, передачу и реализацию генетической информации обеспечивают хромосомы. Это биологические системы молекулярного уровня.

Жизненный цикл клетки включает интерфазу – период синтеза и роста клетки и осуществления всех ее функций, кариокинез – процесс деления клетки и перераспределения хромосом между дочерними клетками , цито кинез – процесс деления цитоплазмы между дочерними клетками. Митоз – процесс деления клеточного ядра, обеспечивающий ядра дочерних клеток идентичным с родительским набором хромосом. Мейоз – форма ядерного деления с уменьшением числа хромосом с диплоидного до гаплоидного. При этом образуются половые клетки. Именно гаплоидные клетки обеспечивают сохранение и передачу наследственной информации для будущего потомства. При слияние женских яйцеклеток и мужских сперматозоидов образуется одноклеточный зародыш.

Организмы или особи – единицы живого, вне их жизни нет. На молекулярном уровне это вирусы, мельчайшие живые организмы размером от 20 до 300 нм. Они состоят из молекулы нуклеиновой кислоты и белковой оболочки – капсида. Кислота может быть ДНК или РНК, одно и двух цепочные. Вирус (от лат. Vira –яд) прикрепляется к клетке своим капсидом и нуклеиновая кислота впрыскивается в клетку и направляется в ядро клетки. Вирус встраивается в ДНК клетки, заставляя производить нужные вирусу белки. Через некоторое время клетка гибнет, а новые вирусы «одевают» новые капсиды и атакуют другие клетки. Так мизерные существа, размер которых в десятки раз, а масса в сотни тысяч раз меньше чем клетка, убывают целые клетки. Это наглядный пример, сколь опасны бывают микроорганизмы.

Бактерии – одноклеточные до ядерные формы жизни. Они имеют наружную мембрану и плотную клеточную стенку. В ней свободно располагается кольцевая нуклеиновая кислота, незащищенная ядерной оболочкой. Клеточных органоидов нет, все жизненные функции выполняются на уровне мембранных комплексов. Царство бактерий имеет 4-е класса. Истинные бактерии – эубактерии, актиномициты, микробактерии и спирохеты. По роду деятельности имеются молочнокислые бактерии, уксусного брожения, почвенные, клубеньковые и патогенные бактерии. Последних не более одна на тысячу, все остальные неутомимые труженики в биосфере.

Одноклеточные организмы с ядром – эукариоты. Это одноклеточные водоросли, а среди живых корненожки, амебы, радиолярии, жгутиковые, инфузории, споровики и другие. Среда обитания, как у бактерий, вся биосфера. Формы тела разнообразные, меняющиеся во времени. Питание путем фотосинтеза или поглощением органических веществ через мембрану. Дыхание также через мембрану, всем телом. Способ размножения бесполый – делением клеток у хламид и половой у инфузорий.

Следующие одноклеточные и многоклеточные и многоклеточные формы жизни это грибы, лишайники, мхи. Грибы это плесень на продуктах, фитофторы, поражающие растения, настоящие грибы – белый, подберезовик, груздь и другие. Способ размножения спорами – бесполый и половой путем слияния ядерного материала. Лишайники обитают на наземных формах жизни, это симбиоз грифов или нитей грибов и одноклеточных зеленых водорослей.

Биологическая классификация многоклеточных организмов многообразна вследствии большого разнообразия признаков. Это внешний вид, среда обитания, способ размножения, способы питания и дыхания, наличие сходных органов и другие признаки классификации. Начало современного способа классификации заложил шведский биолог К. Линей. Она расширена и продолжена французским биологом Ж. Ламарком и другими биологами. Различают два царства живых организмов – растения и живые существа.