Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 10 клас. Андерсон - Нова програма

§ 30. Передавання генетичної інформації з покоління в покоління

Що таке принцип комплементарності?

Як відбувається процес розмноження в людини?

Ми вже з’ясували, як генетична інформація зберігається в клітинах. Для того, щоб гени, які входять до її складу, могли передатися наступним поколінням та зумовити певні ознаки, існують процеси її передавання, пов’язані з поділом клітин. Дуже важливим етапом клітинного циклу є подвоєння наявної в клітині ДНК - реплікація (рис. 127). Вона відбувається перед клітинним поділом.

Реплікація - процес подвоєння ДНК, у якому на основі однієї молекули утворюються дві її копії.

Ви пам’ятаєте, що важливою особливістю будови молекул ДНК є те, що вона складається з двох лінійних ланцюжків нуклеотидів. Структура кожного з них комплементарно повторює структуру іншого - напроти аденілового (А) нуклеотиду одного ланцюга в іншому завжди тимідиловий (Т), а напроти гуанілового (Г) завжди цитидиловий (Ц). Під час реплікації спеціалізовані ферменти розділяють нитки ДНК та добудовують до кожної з них нову, дотримуючись принципу комплементарності. У результаті формуються дві ідентичні молекули, що будуть у процесі поділу передані до двох дочірніх клітин.

Існує кілька варіантів передавання генетичної інформації наступним поколінням. У найпростішому з них, що притаманний, наприклад, прокаріотам, вихідна клітина ділиться простим поділом на дві дочірні, кожна з яких отримує копію материнської молекули ДНК (яка в прокаріотів одна). У більш складному варіанті розмноження організмів пов’язано з обміном між ними генетичною інформацією. Такий спосіб розмноження називають статевим, він здійснюється шляхом формування спеціалізованих статевих клітин.

Рис. 127. Реплікація

Пригадайте та схарактеризуйте процес реплікації. Що є його результатом?

У багатьох організмів, у тому числі й у людини, формування статевих клітин відбувається за участі особливого типу клітинного поділу - мейозу.

Мейоз - тип клітинного поділу, за якого вдвічі зменшується число хромосом (кількість молекул ДНК).

Унаслідок мейозу з диплоїдної клітини утворюються гаплоїдні клітини (рис. 128). Мейоз має низку відмінностей від іншого типу клітинного поділу - мітозу. У результаті мітозу утворюються дві клітини, що мають ідентичний материнській набір ДНК (а відтак - і генів). За мейозу ж формуються гаплоїдні клітини, а отже статеві клітини мають лише половину генетичної інформації, що була в батьківського організму. Крім того, унаслідок кросинговеру - обміну гомологічними ділянками між парними хромосомами - статеві клітини можуть містити такі комбінації варіантів генів, яких не було в батьків.

Процеси, пов’язані з розмноженням, ми розглянемо детальніше в наступній темі, а зараз відзначимо головні факти, що стосуються більшості диплоїдних організмів (у тому числі й людини):

• розмноження відбувається за участі статевих клітин (або гамет), які мають одинарний, гаплоїдний набір хромосом (ДНК, а отже й генів);

• розвиток організму наступного покоління починається зі злиття двох гамет (запліднення), унаслідок чого відновлюється диплоїдність клітин;

• організм наступного покоління має два набори генів, кожен з яких походить від одного з батьківських організмів;

• крім описаних вище генів, що зберігалися в ядрі, з покоління в покоління переходить невелика кількість генів мітохондрій і хлоропластів (у рослин).

Рис. 128. Схема передавання ядерної генетичної інформації з покоління до покоління

Знаки Марса (♂) та Венери (♀) позначають батьківський і материнський організми. Літери позначають певні гени.

Поясніть, чому організми мають по дві копії цього гена.

1. Дайте означення понять реплікація, мейоз.

2. Поясніть біологічне значення гаплоїдного набору хромосом статевих клітин.

3. Як формується генотип наступного покоління?

4. Чому дочірній організм має гени, що притаманні обом батьківським організмам?