الكائن الحي كنظام بيولوجي: الميزات والوظائف ونظرية مختصرة. الكائن الحي كنظام بيولوجي

مفهوم النمو والتطور
إن عمليات النمو والتطور هي خصائص بيولوجية عامة للمادة الحية. إن نمو الإنسان وتطوره، بدءاً من لحظة إخصاب البويضة، هو عملية تقدمية مستمرة تستمر طوال حياته. تستمر عملية التطوير بشكل متقطع، والفرق بين المراحل الفردية، أو فترات الحياة لا يعود فقط إلى التغيرات الكمية، ولكن أيضا إلى التغييرات النوعية. التوفر خصائص العمرفي بنية أو نشاط بعض الأنظمة الفسيولوجية لا يمكن بأي حال من الأحوال أن يكون دليلاً على دونية جسم الطفل في مراحل عمرية معينة. إنها مجموعة معقدة من هذه الميزات التي تميز هذا العصر أو ذاك. ينبغي فهم التنمية على أنها عملية كمية و تغييرات نوعيةتحدث في جسم الإنسان مما يؤدي إلى زيادة مستوى تعقيد التنظيم والتفاعل بين جميع أنظمته.
يشمل التطور ثلاثة عوامل رئيسية: النمو، وتمايز الأعضاء والأنسجة، والتشكل. أحد الأمور المهمة الخصائص الفسيولوجيةفي جسم الإنسان، ما يميز الطفل عن البالغ هو طوله. النمو هو عملية كمية تتميز بزيادة مستمرة في وزن الجسم، يصاحبها تغير في عدد خلايا الجسم أو حجمها. في بعض الأعضاء والأنسجة (العظام والرئتين)، يحدث النمو في المقام الأول بسبب زيادة عدد الخلايا، بينما في حالات أخرى (العضلات والأنسجة العصبية) تسود عمليات زيادة حجم الخلايا نفسها. القضاء على تغيرات الوزن بسبب رواسب الدهون أو احتباس الماء. المؤشر الأكثر دقة للنمو هو زيادة إجمالي كمية البروتين فيه وزيادة حجم العظام.
التنمية هي عملية معقدة من التغيرات الكمية والنوعية التي تحدث في جسم الإنسان وتؤدي إلى زيادة مستوى تعقيد الكائن الحي وتفاعل جميع أجهزته. يشمل التطور ثلاثة عوامل رئيسية: النمو، وتمايز الأعضاء والأنسجة، والتشكل. تشكيل الشكل هو تغيير في نسب الكائن الحي المتنامي. شكل جسم الإنسان ليس هو نفسه في فترات عمرية مختلفة. على سبيل المثال، حجم رأس المولود الجديد؟ طول الجسم عند 5-7 سنوات - 1/6 عند البالغين - 1/8. طول ساق المولود الجديد يساوي ثلث طول الجسم وطول ساق الشخص البالغ؟ يقع مركز جسم المولود الجديد في منطقة الحلقة السرية. ومع نمو الجسم، ينتقل إلى أسفل حتى عظمة العانة. تشمل الأنماط المهمة لنمو وتطور الأطفال التفاوت - عدم التجانس واستمرارية النمو والتطور - ظاهرة النضج المتقدم للأنظمة الوظيفية الحيوية. P. K. طرح أنوخين عقيدة التغاير - التطور غير المتكافئ والعقيدة الناتجة عن تكوين النظام.
يضمن التغاير وجود علاقة متناغمة بين الكائن الحي النامي و بيئة، أي. تتشكل بسرعة تلك الهياكل والوظائف التي تضمن تكيف الكائن الحي وبقائه
تكوين النظام هو دراسة النظم الوظيفية. وفقا لأفكار أنوخين، ينبغي فهم النظام الوظيفي على أنه توحيد وظيفي واسع للهياكل المحلية المختلفة على أساس الحصول على التأثير التكيفي النهائي المطلوب في الوقت الحالي (نظام فعل المص، وحركة الجسم). تنضج الأنظمة الوظيفية بشكل غير متساو وتتغير، مما يوفر للجسم القدرة على التكيف في فترات مختلفة من التطور.

فترات تطور الجسم
تسمى الفترة الزمنية التي تكون فيها عمليات النمو والتطور وأداء الجسم متطابقة الفترة العمرية. وفي الوقت نفسه، هذه هي الفترة الزمنية اللازمة لإكمال مرحلة معينة من تطور الجسم واستعداده لنشاط معين. شكل هذا النمط من النمو والتطور أساس التقسيم العمري - توحيد الأطفال والمراهقين والبالغين الناشئين حسب العمر.
فترة العمر، والجمع بين التشريحية المحددة و الميزات الوظيفيةالجسم مهم في القطاعات الطبية والتربوية والاجتماعية والرياضية والاقتصادية وغيرها من قطاعات النشاط البشري.
يأخذ علم وظائف الأعضاء الحديث في الاعتبار فترة نضوج الكائن الحي من لحظة إخصاب البويضة ويقسم عملية التطور بأكملها إلى مرحلتين:
1) مرحلة ما قبل الولادة داخل الرحم:
مرحلة التطور الجنيني 0 -2 أشهر مرحلة تطور الجنين 3 - 9 أشهر
2) مرحلة خارج الرحم (ما بعد الولادة):
فترة حديثي الولادة 0-28 يومًا الطفولة 28 يومًا - سنة واحدة فترة الطفولة المبكرة 1-3 سنوات فترة ما قبل المدرسة 3-6 سنوات الفترة المدرسية: صغار 6-9 سنوات متوسط 10-14 سنة كبار 15-17 سنة فترة الشباب: للأولاد 17-21 سنة للفتيات 16-20 سن النضج: الفترة الأولى للرجال 22 - 35 سنة الفترة الأولى للنساء 21 - 35 سنة الفترة الثانية للرجال 36 - 60 سنة الفترة الثانية للنساء 36 - 55 سنة: الرجال 61 - 74 سنة النساء 56 - 74 سنة خرف العمر 75 - 90 سنة - الأكباد الطويلة 90 سنة أو أكثر.
معايير الدورة هي علامات يتم تقييمها كمؤشر العمر البيولوجي: أحجام الجسم والأعضاء، الوزن، التعظم الهيكلي، التسنين، نمو الغدة إفراز داخلي، درجة البلوغ، قوة العضلات. يأخذ هذا المخطط في الاعتبار خصائص الأولاد والبنات. كل فترة عمرية لها خصائصها الخاصة.
ويعتبر الانتقال من فترة إلى أخرى فترة حرجة. تختلف مدة الفترات العمرية الفردية. 5. الفترات الحرجة في حياة الطفل يتميز تطور الجنين خلال 8 أسابيع من الحمل فرط الحساسيةلمختلف الداخلية و عوامل خارجية. تعتبر الفترات الحرجة هي: وقت الإخصاب والغرس وتولد الأعضاء وتكوين المشيمة (هذه عوامل داخلية).
تشمل العوامل الخارجية: الميكانيكية، البيولوجية (الفيروسات، الكائنات الحية الدقيقة)، الفيزيائية (الإشعاع)، الكيميائية. يمكن أن تؤدي التغييرات في التوصيلات الداخلية للجنين وتعطيل الظروف الخارجية إلى تأخير أو توقف النمو الأجزاء الفرديةجنين. في مثل هذه الحالات هناك التشوهات الخلقيةحتى موت الجنين. تعتبر الفترة الحرجة الثانية من التطور داخل الرحم هي: وقت نمو الدماغ المكثف (4.5 - 5 أشهر من الحمل)؛ اكتمال تكوين وظائف أجهزة الجسم (6 أشهر من الحمل)؛ لحظة الميلاد. الفترة الحرجة الأولى من التطور خارج الرحم هي من 2 إلى 3 سنوات، عندما يبدأ الطفل في التحرك بنشاط. يتوسع مجال اتصالاته مع العالم الخارجي بشكل حاد، ويتم تشكيل الكلام والوعي بشكل مكثف. وبحلول نهاية السنة الثانية من العمر، ستحتوي مفردات الطفل على 200-400 كلمة. يأكل بشكل مستقل وينظم التبول وحركات الأمعاء. كل هذا يؤدي إلى توتر الأجهزة الفسيولوجية للجسم، مما يؤثر بشكل خاص على الجهاز العصبي، والذي يمكن أن يؤدي إجهاده إلى اضطرابات وأمراض في النمو العقلي.
تضعف المناعة السلبية الواردة من الأم. على هذه الخلفية، قد تحدث الالتهابات، مما يؤدي إلى فقر الدم والكساح والأهبة. الفترة الحرجة الثانية، في عمر 6-7 سنوات، تدخل المدرسة حياة الطفل، ويظهر أشخاص ومفاهيم ومسؤوليات جديدة. يتم فرض متطلبات جديدة على الطفل. يؤدي الجمع بين هذه العوامل إلى زيادة التوتر في عمل جميع أجهزة الجسم التي تكيف الطفل مع الظروف الجديدة. هناك اختلافات في تطور الفتيات والفتيان. فقط في منتصف فترة الدراسة (بحلول سن 11-12 سنة) تنمو حنجرة الأولاد، ويتغير صوتهم، وتتطور أعضائهم التناسلية.
تتفوق الفتيات على الأولاد في الطول ووزن الجسم. ترتبط الفترة الحرجة الثالثة بالتغيرات في الجسم التوازن الهرموني. يتم تحديد إعادة الهيكلة العميقة التي تحدث بين 12 و 16 عامًا من خلال العلاقة بين الغدد الصماء في الجهاز النخامي تحت المهاد. تعمل هرمونات الغدة النخامية على تحفيز نمو الجسم ونشاطه الغدة الدرقيةوالغدد الكظرية والغدد التناسلية. هناك خلل في نمو الأعضاء الداخلية: نمو القلب يفوق نمو الأوعية الدموية. ضغط مرتفعفي الأوعية الدموية والتطور السريع للجهاز التناسلي يؤدي إلى فشل القلب والدوخة والإغماء، زيادة التعب.
إن مشاعر المراهقين قابلة للتغيير: فالعاطفة تحد من النقد المفرط والتبجح والسلبية. يطور المراهق فكرة جديدة عن نفسه كفرد. تنمية الأطفال في فترات مختلفة من التطور.
تأثير الوراثة والبيئة على نمو الطفل
1. يعد النمو البدني مؤشرا هاما للصحة والرفاهية الاجتماعية. دراسات القياسات البشرية للتقييم التطور الجسدي
2. خصائص الخصائص التشريحية والفسيولوجية للأطفال في فترات مختلفة من التطور
3. تأثير الوراثة والبيئة على نمو الطفل
4. التسارع البيولوجي

يعد النمو البدني مؤشرًا مهمًا للصحة والرفاهية الاجتماعية
المؤشرات الرئيسية للنمو البدني هي طول الجسم والوزن والمحيط صدر. ومع ذلك، عند تقييم النمو البدني للطفل، لا يسترشدون بهذه القيم الجسدية فحسب، بل يستخدمون أيضًا نتائج القياسات الفيزيائية (القدرة الحيوية للرئتين، وقوة قبضة اليد، وقوة الظهر) والمؤشرات الجسدية (تطور الجهاز العضلي الهيكلي، وإمدادات الدم، وترسب الدهون، والنمو الجنسي، والانحرافات المختلفة في اللياقة البدنية).
واسترشادا بمجمل هذه المؤشرات، من الممكن تحديد مستوى النمو البدني للطفل. لا يتم تضمين الدراسات القياسات البشرية للأطفال والمراهقين في برنامج دراسة النمو البدني والحالة الصحية فحسب، بل يتم إجراؤها أيضًا في كثير من الأحيان للأغراض التطبيقية: تحديد أحجام الملابس والأحذية ومعدات رعاية الأطفال والمؤسسات التعليمية.

خصائص الخصائص التشريحية والفسيولوجية للأطفال في فترات مختلفة من التطور
وتتميز كل فترة عمرية بمؤشرات مورفولوجية وفسيولوجية محددة كميا. تستمر المرحلة داخل الرحم من التطور البشري 9 أشهر تقويمية. تنقسم العمليات الرئيسية لتكوين وتطور كائن حي جديد إلى مرحلتين: التطور الجنيني والجيني. تستمر المرحلة الأولى من التطور الجنيني من لحظة الإخصاب إلى 8 أسابيع من الحمل. نتيجة للإخصاب، يتم تشكيل الجنين - الزيجوت. يؤدي تجزئة الزيجوت خلال 3-5 أيام إلى تكوين حويصلة متعددة الخلايا - الأريمة. في اليوم 6-7، يتم زرع اللاقحة (تغمر) في سمك الغشاء المخاطي للرحم.
خلال 2-8 أسابيع من الحمل، يستمر تكوين أعضاء وأنسجة الجنين. وفي عمر 30 يومًا، يتكون لدى الجنين الرئتان والقلب والأنابيب العصبية والأمعاء، وتظهر أساسيات اليدين. بحلول الأسبوع الثامن، ينتهي وضع الأعضاء الجنينية: الرأس و الحبل الشوكي، الأذن الخارجية، العيون، الجفون، الأصابع، نبضات القلب بتردد 140 نبضة في الدقيقة؛ بمساعدة الألياف العصبية، يتم إنشاء التواصل بين الأعضاء. ويستمر حتى نهاية الحياة. في هذه المرحلة، يكتمل تكوين المشيمة. المرحلة الثانية من التطور الجنيني – تستمر مرحلة الجنين من الأسبوع التاسع من الحمل حتى ولادة الطفل. ويتميز بالنمو السريع وتمايز أنسجة أعضاء الجنين المتنامي، وفي المقام الأول الجهاز العصبي.
يتم توفير تغذية الجنين عن طريق الدورة الدموية المشيمية. المشيمة، باعتبارها العضو الذي يقوم بعمليات التمثيل الغذائي بين دم الأم والجنين، هي أيضا الحاجز البيولوجيبالنسبة للبعض المواد السامة. لكن المخدرات والكحول والنيكوتين تخترق الدم عبر المشيمة. استخدام هذه المواد يقلل بشكل كبير وظيفة الحاجزالمشيمة، مما يؤدي إلى إصابة الجنين بأمراض وتشوهات ووفاة. المرحلة خارج الرحم من التطور البشري لأعضائه وأنظمته تحدث بشكل غير متساو.
فترة حديثي الولادة هي وقت تكيف الطفل المولود مع بيئة جديدة. ويحدث التنفس الرئوي، وتحدث تغيرات في الدورة الدموية، وتتغير تغذية الطفل وعملية التمثيل الغذائي لديه بشكل كامل. ومع ذلك، فإن تطور عدد من الأجهزة والأنظمة لدى الوليد لم يكتمل بعد، وبالتالي فإن جميع وظائفها ضعيفة. العلامات المميزة لهذه الفترة هي التقلبات في وزن الجسم واضطرابات التنظيم الحراري. رأس المولود الجديد كبير، مستدير، و طول الجسم. الرقبة والصدر قصيران والبطن ممدود. الجزء الدماغي من الجمجمة أكبر من الجزء الوجهي، وشكل الصدر على شكل جرس. لا تندمج عظام الحوض مع بعضها البعض. اعضاء داخليةأكبر نسبيا من البالغين. في الطفولةينمو الجسم بشكل أسرع.
عند الولادة الطفل الأوسطيزن 3-3.5 كجم، والطول يساوي تقريباً المسافة من المرفق إلى أطراف الأصابع. وبحلول الثانية، سيكون طول الطفل نصف طوله سن النضج. في الأشهر الستة الأولى، من المرجح أن يزيد وزن طفلك ما بين 550 إلى 800 جرام وطوله حوالي 25 ملم كل شهر. الأطفال الصغار لا يكبرون فحسب، بل يكبرون. بين ستة أشهر وسنة، يتغير كل شيء عند الطفل. عند الولادة تكون عضلاته ضعيفة. عظامه هشة، ودماغه في رأسه الصغير صغير جدًا. لا يزال يعاني من ضعف شديد في تنظيم درجة حرارة جسمه وضغط الدم والتنفس. إنه يعرف كيف لا يفعل شيئًا تقريبًا ويفهم أقل من ذلك. بحلول عيد ميلاده الأول، تغيرت عظامه وعضلاته من بنيتها، وأصبح قلبه ينبض بشكل أسرع، وأصبح قادرًا على التحكم في تنفسه، وزاد حجم دماغه بشكل ملحوظ. وهو الآن يمشي متمسكًا بدعامة، ويأخذ نفسًا عميقًا قبل الصراخ، ويلعب بالتصفيق، ويتوقف دائمًا تقريبًا عندما تقول "لا".
تتطور الفتيات بشكل أسرع إلى حد ما من الأولاد. الإعاقة الجسديةيمكن أن يكون لها تأثير كبير جداً على تطور العديد من مهارات الطفل وقدراته في السنة الأولى من حياته: على سبيل المثال، سيكون من الصعب على الطفل الكفيف أن يتعلم المشي والكلام. فترة الطفولة المبكرة. تظهر المهارات والقدرات الأولى بعمر 1.5 سنة. يعرف الطفل كيف يأكل بالملعقة، ويأخذ الكوب ويشرب منه. خلال هذه الفترة، الزيادة في وزن الجسم تفوق النمو في الطول. تظهر جميع أسنان الطفل اللبنية. ويلاحظ التطور الحركي السريع. الإبهام يعارض الباقي. تم تحسين حركات الإمساك. فترة ما قبل المدرسة. خلال هذه الفترة، يتسارع النمو في الطول. تصبح حركات الطفل أكثر تنسيقاً وتعقيداً. يمكنه المشي لفترة طويلة. في الألعاب، يتم إعادة إنتاج سلسلة من الإجراءات المتسلسلة. يبلغ وزن دماغ الطفل البالغ من العمر خمس سنوات 85-90٪ من وزن دماغ الشخص البالغ. درجة التطور الحسي أعلى بكثير: يقوم الطفل، بناء على طلبه، بجمع أشياء متطابقة المظهر، ويميز بين أحجام وألوان الألعاب. إنه يفهم الكلمات المنطوقة جيدًا. الصورة يمكن أن تجيب على السؤال. إذا نطق الطفل في بداية الفترة كلمات مبسطة، فإنه في نهايتها يمكنه تكوين جملة معقدة.
يتطور الكلام بسرعة. يمكن أن يؤدي التطوير غير الكافي للمهارات الحركية للكلام إلى مشاكل في النطق. وفي نهاية الفترة يبدأ التغيير في سلالة الأسنان. ترتبط أمراض هذه الفترة بشكل رئيسي بالأمراض الفيروسية. داخل سنوات الدراسةينمو الطفل بمعدل 50-75 ملم كل عام ويكتسب حوالي 2.6 كجم من الوزن. أكبر كميةيتم إيداع الدهون لمدة 9 أشهر، وبعد ذلك يفقد الطفل الوزن.
سوف تنمو عظام طفلك مع نمو عظام الأطراف أسرع من العظامالجسم، وتتغير نسب جسم الطفل. يزداد عدد العظام الصغيرة في الرسغ. وبحلول سن الثانية، سوف ينغلق اليافوخ. في وقت التطور، لا يكون لدى الدماغ اتصالات كافية بين الخلايا، وليست كل الخلايا في المكان الصحيح. أولاً ينتقلون إلى مكانهم، ثم يبدأون في إجراء الاتصالات. خلال هذه العملية، يزيد وزن الدماغ من 350 جرامًا إلى 1.35 كجم، غالبًا في أول عامين أو ثلاثة أعوام من الحياة. بالتزامن مع تكوين العلاقات، يدمر الدماغ تلك التي لم يعد بحاجة إليها. في الوقت نفسه، تحدث عملية الميالين (تكوين غمد المايلين حول عمليات الخلايا العصبية). المايلين عبارة عن غلاف دهني يغطي الأعصاب، مثل العزل البلاستيكي الموجود على الكابلات الكهربائية، مما يسمح للنبضات بالانتقال بشكل أسرع. في مرض التصلب المتعدد، يتمزق غمد المايلين، لذا يمكنك أن تتخيل أهميته.
وتنقسم الفترة الدراسية إلى ثلاث مراحل وتستمر حتى سن 17 عاما. خلال هذه الفترة، تنتهي معظم عمليات تكوين الكائن الحي. خلال سنوات الدراسة، يستمر الطفل في النمو والتطور. تحدث قفزة في النمو والتطور خلال فترة المراهقة - وهي فترة 10-12 سنة. تمثل هذه الفترة لحظات البيريسترويكا الصعبة في نمو المراهق. في سن المدرسة الابتدائية، يصبح الجسم مستديرًا. عند الفتيات، يتوسع الحوض وتصبح الوركين مستديرة. مرحلة المراهقة. تظهر التغيرات الجسدية التي تشير إلى أن الطفل قد أصبح بالغًا عند الفتيات في وقت مبكر عن الأولاد. في المتوسط، يكون لدى الفتيات والفتيان نفس الطول والوزن حتى سن 11 عامًا تقريبًا؛ عندما تبدأ الفتيات في النمو بسرعة إلى الأعلى. يستمر هذا الاختلاف لمدة عامين تقريبًا، وبعد ذلك يعاني الأولاد أيضًا من طفرة في النمو، فهم يلحقون بالفتيات ويتفوقون عليه في الطول ويحافظون على هذا الطول والوزن لفترة طويلة. خلال فترة البلوغ، تتشكل الخصائص الجنسية الثانوية.
مرحلة المراهقة- هذه هي فترة اكتمال نمو وتطور الجسم الذي تكون خصائصه الوظيفية أقرب ما يمكن إلى خصائص جسم الشخص البالغ. كما يتم الانتهاء من عمليات تكيف الفرد مع البيئة. يتطور الشعور بالاستقلال. الأطفال في هذا العمر هم على عتبة الانتقال من النضج البيولوجي إلى النضج الاجتماعي. في مرحلة البلوغ، يتغير هيكل الجسم قليلا.
المرحلة الأولى من هذا العصر هي الحياة الشخصية النشطة و النشاط المهنيوالثاني هو وقت أعظم الإمكانات للإنسان المخصب تجربة الحياةوالمعرفة والكفاءة المهنية.
في سن الشيخوخة والشيخوخة، هناك انخفاض في القدرات التكيفية للجسم، وتتغير المؤشرات المورفولوجية لجميع الأجهزة، وخاصة الجهاز المناعي والعصبي والدورة الدموية. يدرس علم الشيخوخة هذه التغييرات.

تأثير الوراثة والبيئة على نمو الطفل
يتأثر نمو الطفل بالعوامل البيولوجية - الوراثة، أو صدمة الولادة المحتملة، أو الحالة الصحية السيئة أو الجيدة. لكن البيئة تلعب أيضًا دورًا - الحب والتحفيز الذي يتلقاه الطفل؛ ماذا يحدث في حياته؛ أين تنمو؟ وكيف يعامله أقاربه وغيرهم. يتأثر نمو الطفل أيضًا بنوع المزاج والثقة بالنفس. تتأثر بعض جوانب التطور بالوراثة أكثر من غيرها. عادة ما يحدث التطور البدني بدقة في الموعد المحدد. فإذا كانت البيئة والتغذية طبيعية، فإن ذلك يحدث وفق تعليمات طبيعية. يبدأ الطفل في التحدث بغض النظر عما تفعله. يتقن معظم الأطفال القدرة على التواصل في سن الخامسة. وتنقسم الوراثة إلى مواتية وغير مواتية. تصنف الميول التي تضمن التطور المتناغم لقدرات الطفل وشخصيته على أنها وراثة مواتية. إذا لم يتم إنشاء الظروف المناسبة لتنمية هذه الميول، فسوف تتلاشى، دون الوصول إلى مستوى تطور موهبة والديهم. الوراثة المثقلة لا يمكن أن تضمن النمو الطبيعي للطفل.
قد يكون سبب النمو غير الطبيعي للأطفال هو إدمان الكحول أو المهنة الضارة للوالدين (على سبيل المثال، العمل المرتبط بالمواد المشعة والسموم والاهتزازات). في بعض الحالات، يمكن تصحيح الوراثة غير المواتية وإدارتها. على سبيل المثال، تم تطوير طرق لعلاج الهيموفيليا. لا يمكن أن يوجد كائن حي بدون بيئة، لذلك يجب أن تؤخذ في الاعتبار العوامل البيئية التي تؤثر على نمو الكائن الحي. في هذا الصدد، ردود الفعل هي ردود فعل لتكيف الجسم المستمر مع إلى العالم الخارجي. لا يمكن تقييم التنمية البشرية تقييماً كافياً دون مراعاة البيئة التي يعيش ويعمل فيها ويتربى ومع من يتواصل، ووظائف الجسم - دون مراعاة متطلبات النظافةمتطلبات مكان العمل والبيئة المنزلية، دون مراعاة العلاقات مع النباتات والحيوانات وغيرها.

التسارع البيولوجي
التسارع هو تسريع نمو وتطور الأطفال والمراهقين مقارنة بالأجيال السابقة. وتلاحظ ظاهرة التسارع في المقام الأول في البلدان المتقدمة اقتصاديا. تم تقديم مصطلح التسارع بواسطة E. Koch. قام معظم الباحثين بتوسيع مفهوم التسارع وبدأوا يفهمونه على أنه زيادة في حجم الجسم وبداية النضج في وقت مبكر. بسبب التسارع، ينتهي النمو في وقت مبكر. في سن 16-17 سنة عند الفتيات و18-19 سنة عند الأولاد، يكتمل تعظم العظام الأنبوبية الطويلة ويتوقف نمو الطول. على مدار الثمانين عامًا الماضية، أصبح الأولاد في موسكو الذين تبلغ أعمارهم 13 عامًا أطول بمقدار 1 سم والفتيات - 14.8 سم، ونتيجة للتطور المتسارع للأطفال والمراهقين، فقد حققوا المزيد أداء عاليالتطور الجسدي.
هناك معلومات حول إطالة فترة الإنجاب: فقد زادت بمقدار 8 سنوات على مدار الستين عامًا الماضية. بالنسبة للنساء في أوروبا الوسطى، على مدى السنوات المائة الماضية، تحول انقطاع الطمث من 45 إلى 48 عاما؛ وفي بلدنا، يبلغ هذا الوقت في المتوسط 50 عاما، وفي بداية القرن كان 43.7 عاما. حتى الآن، لا توجد وجهة نظر مقبولة بشكل عام حول أصل عملية التسريع. ويربط بعض العلماء التسارع بزيادة محتوى البروتينات الكاملة والدهون الطبيعية في الطعام، وكذلك مع الاستهلاك المنتظم أكثر للخضروات والفواكه على مدار العام، وزيادة تحصين جسم الأم والطفل. هناك نظرية هليوجينية للتسارع. يلعب دورا هاما في التأثير على الطفل. أشعة الشمس: يُعتقد الآن أن الأطفال أكثر تعرضًا للإشعاع الشمسي. ومع ذلك، فإن هذا الاستنتاج ليس مقنعا بما فيه الكفاية، لأنه وتسير عملية التسارع في دول الشمال بوتيرة لا تقل عن دول الجنوب. يرتبط التسارع أيضًا بتغير المناخ: يُعتقد أن الهواء الرطب والدافئ يبطئ عملية النمو والتطور، كما يساهم المناخ البارد والجاف في فقدان الجسم للحرارة، مما يحفز النمو. بالإضافة إلى ذلك، هناك دليل على التأثير المحفز للجرعات المنخفضة من الإشعاعات المؤينة على الجسم.
ويرى بعض العلماء أن التسارع يرجع إلى تطور الطب: الانخفاض العامالإصابة بالأمراض وتحسين التغذية. وظهرت العديد من المواد الكيميائية الجديدة التي لم تتم دراسة تأثيراتها على الجسم بشكل كافٍ. يرتبط التسارع أيضًا بظهور الإضاءة الاصطناعية. في الليل في المناطق المأهولة بالسكانتضاء الأنوار في المنازل، وتضاء الشوارع بالفوانيس، والضوء من نوافذ المتاجر، وما إلى ذلك، كل هذا يؤدي إلى انخفاض التأثير المثبط لهرمون الميلاتونين، الذي يفرز فقط في الظلام، على وظائف الغدة النخامية مما يؤدي إلى زيادة إفراز هرمون النمو، وهرمونات التوتر، والهرمونات الجنسية، وهو ما يتجلى في تسارع المراهقة. فلا حرج في التسارع نفسه. ولكن في كثير من الأحيان يكون غير متناغم. يتجلى تنافر التسارع عند المراهقين في ظواهر تشريحية وفسيولوجية ونفسية مثل النمو غير المتناسب، والنمو المبكر. بلوغ، السمنة المبكرة، فرط نشاط الغدة الدرقية (تضخم الغدة الدرقية)، زيادة ردود الفعل العدوانية أثناء الإحباط. التسريع هو موضوع الدراسة في علم الأحياء والطب والتربية وعلم النفس وعلم الاجتماع. وهكذا، يلاحظ الخبراء الفجوة بين النضج البيولوجي والاجتماعي؛ فالأول يأتي في وقت أبكر. هناك حاجة لتحديد العمالة الجديدة و النشاط البدنيفي المدارس معايير التغذية ومعايير ملابس الأطفال والأحذية والأثاث.

الموضوع 2. الأسس الاجتماعية والبيولوجية للثقافة البدنية

مقدمة

1.الكائن كنظام بيولوجي.

2. التشريح – السمات المورفولوجية للجسم.

3. الجهاز الهيكلي ووظائفه.

4. الجهاز العضليووظائفها.

5. أعضاء الجهاز الهضمي والإخراج.

6. النظم الفسيولوجية للجسم.

7. النشاط الحركي للإنسان والعلاقة بين النشاط البدني والعقلي.

8. الوسائل الثقافة الجسدية، وتوفير الاستقرار للأداء العقلي والجسدي.

9. المؤشرات الوظيفية للياقة الجسم أثناء الراحة وعند أداء الأعمال الشاقة للغاية.

10. التمثيل الغذائي والطاقة.

11. أسئلة الاختبار.

مقدمة

الأسس الاجتماعية والبيولوجية للثقافة البدنية هي مبادئ التفاعل بين الأنماط الاجتماعية والبيولوجية في عملية إتقان الشخص لقيم الثقافة البدنية.

يطيع الإنسان القوانين البيولوجية المتأصلة في جميع الكائنات الحية. ومع ذلك، فهو يختلف عن ممثلي عالم الحيوان ليس فقط في البنية، ولكن أيضًا في التفكير المتطور والذكاء والكلام وخصائص الظروف الاجتماعية والمعيشية والعلاقات الاجتماعية. العمل والنفوذ البيئة الاجتماعيةفي عملية التنمية البشرية أثرت على الخصائص البيولوجية للجسم البشري الحديث وبيئته. الكائن الحي هو نظام بيولوجي متماسك وموحد ذاتي التنظيم ومتطور ذاتيًا، ويتم تحديد نشاطه الوظيفي من خلال تفاعل ردود الفعل العقلية والحركية والاستقلالية مع التأثيرات البيئية، والتي يمكن أن تكون مفيدة أو ضارة بالصحة. سمة مميزةالإنسان - التأثير الواعي والنشط على الظروف الطبيعية والاجتماعية الخارجية التي تحدد حالة صحة الناس وأدائهم ومتوسط العمر المتوقع والخصوبة (التكاثر). دون معرفة الهيكل جسم الإنسان، حول أنماط عمل الأعضاء وأنظمة الجسم الفردية، حول خصوصيات العمليات المعقدة لنشاط حياته، من المستحيل تنظيم عملية تشكيل نمط حياة صحي والتدريب البدني للسكان، بما في ذلك الطلاب. تكمن إنجازات العلوم الطبية والبيولوجية في المبادئ والأساليب التربوية للعملية التعليمية والتدريبية ونظرية ومنهجية التربية البدنية والتدريب الرياضي.

الكائن الحي كنظام بيولوجي

في علم الأحياء، يعتبر الكائن الحي وحدة موجودة بشكل مستقل في العالم، ولا يمكن عملها إلا من خلال التفاعل المستمر مع بيئتها الخارجية.

يرث كل شخص مولود من والديه السمات والخصائص الخلقية المحددة وراثيًا، والتي تحدد إلى حد كبير تطور الفرد خلال حياته المستقبلية. يجد الطفل نفسه في ظروف مستقلة بعد الولادة، وينمو بسرعة، ويزداد وزن جسمه وطوله ومساحة سطحه. يستمر نمو الإنسان حتى سن 20 عامًا تقريبًا. علاوة على ذلك، لوحظت أكبر كثافة للنمو عند الفتيات في الفترة من 10 إلى 13 سنة، وفي الأولاد من 12 إلى 16 سنة. تحدث الزيادة في وزن الجسم بالتوازي تقريبًا مع زيادة طوله وتستقر لمدة 20-25 سنة.

تجدر الإشارة إلى أنه على مدى 100-150 سنة الماضية، لوحظ التطور المورفولوجي الوظيفي المبكر للجسم عند الأطفال والمراهقين في عدد من البلدان. وتسمى هذه الظاهرة التسارع (lat. Accelera-tio- التسارع).

تتميز الشيخوخة (61-74 سنة) والشيخوخة (75 سنة أو أكثر) بالعمليات الفسيولوجية لإعادة الهيكلة: انخفاض في القدرات النشطة للجسم وأجهزته - المناعية والعصبية والدورة الدموية وما إلى ذلك. صورة صحيةالحياة، النشاط الحركي النشط أثناء الحياة يبطئ بشكل كبير عملية الشيخوخة.

أساس النشاط الحيوي للجسم هو عملية الحفاظ التلقائي على العوامل الحيوية المستوى المطلوبوأي انحراف عنه يؤدي إلى التعبئة الفورية للآليات التي تعيد هذا المستوى.

بناءً على السمات الهيكلية للخلايا، يتم التمييز بين مملكتين فائقتين للكائنات الحية - بدائيات النوى وحقيقيات النوى. لا تحتوي الخلايا بدائية النواة (البكتيرية) على نواة مشكلة، وتقع مادتها الوراثية (الحمض النووي الدائري) في السيتوبلازم وغير محمية بأي شيء. تفتقر الخلايا بدائية النواة إلى عدد من العضيات: الميتوكوندريا، البلاستيدات، مجمع جولجي، الفجوات، الجسيمات الحالة، الشبكة الإندوبلازمية. تحتوي الخلايا حقيقية النواة على نواة مشكلة توجد فيها جزيئات الحمض النووي الخطية المرتبطة بالبروتينات وتشكل الكروماتين. يوجد في سيتوبلازم هذه الخلايا عضيات غشائية.

التكاثر هو خاصية متأصلة في جميع الكائنات الحية للتكاثر من نوعها.

هناك نوعان من التكاثر - اللاجنسي والجنسي.

المهمة 1. املأ الجدول

ملامح التكاثر اللاجنسي

طريقة التكاثر	خصوصيات	أمثلة على الكائنات الحية
انقسام الخلايا إلى قسمين	ينقسم جسم الخلية الأم عن طريق الانقسام المتساوي إلى قسمين، كل منهما يؤدي إلى ظهور خلايا كاملة النمو	بدائيات النوى، حقيقيات النوى أحادية الخلية (الأميبا)
انقسام الخلايا المتعددة	وينقسم جسم الخلية الأصلية انقساميا إلى عدة أجزاء، كل منها يصبح خلية جديدة	حقيقيات النوى وحيدة الخلية (السوطيات، الأبواغ)
في مهدها	تتكون الحديبة التي تحتوي على نواة لأول مرة على الخلية الأم. ينمو البرعم ويصل إلى حجم الأم وينفصل	حقيقيات النوى وحيدة الخلية، وبعض الهدبيات، والخميرة
التجرثم	البوغ عبارة عن خلية خاصة مغطاة بقشرة كثيفة تحمي من التأثيرات الخارجية	نباتات بوغية؛ بعض الأوليات
التكاثر الخضري:	تحدث زيادة في عدد الأفراد من نوع معين عن طريق فصل الأجزاء القابلة للحياة من الجسم الخضري للكائن الحي	النباتات والحيوانات
في النباتات	تكوين البراعم والدرنات الجذعية والجذرية والمصابيح والجذور	الزنبق، الباذنجانيات، عنب الثعلب، الخ.
في الحيوانات	القسمة المرتبة وغير المرتبة	التجويفات المعوية، نجم البحر، الطحالب

يرتبط التكاثر الجنسي بتكوين الخلايا الجنسية (الأمشاج) واندماجها (الإخصاب).

تكوين الوجود ("الوجود" اليوناني و "الأصل والتطور") - دورة كاملة التنمية الفرديةالأفراد، والذي يقوم على التنفيذ معلومات وراثيةفي جميع مراحل الوجود في ظروف بيئية معينة؛ يبدأ بتكوين اللاقحة وينتهي بموت الفرد.

تم تقديم مصطلح "النشوء" من قبل إرنست هيجل في عام 1866.

فترات التطور:

الخلايا الجنينية

ما بعد الجنين

بالنسبة للحيوانات العليا والبشر، من المعتاد التمييز بين فترات ما قبل الولادة (قبل الولادة) وما بعد الولادة (بعد الولادة). ومن المعتاد أيضًا التمييز بين مرحلة ما قبل الزيجوت التي تسبق تكوين الزيجوت.

فترة تطور الجينات

	خصوصيات
ما قبل الزيجوت	تكوين الأمشاج (تكوين الأمشاج) ، وتراكم الريبوسوم والحمض النووي الريبي المرسال ، تكتسب مناطق مختلفة من السيتوبلازم اختلافات في التركيب الكيميائي.
الفترة الجنينية
الزيجوت (مرحلة وحيدة الخلية من تطور كائن متعدد الخلايا)	يحتوي على حبيبات الصفار، الميتوكوندريا، الأصباغ، تحركات السيتوبلازم، وضوحا التماثل الثنائي (الثنائي). في عدد من الأنواع الحيوانية، يبدأ تخليق البروتين والحمض النووي الريبوزي (RNA) الجديد
ينفصل	تتشكل أخاديد الانقسام التي تقسم الخلية إلى نصفين - إلى قسمين متفجرين (2،4،8،16،32،64، إلخ). ونتيجة لسلسلة من التجزئة المتعاقبة، تتشكل مجموعة من الخلايا المتجاورة بشكل وثيق مع بعضها البعض. الجنين يشبه التوت. كان يطلق عليه مورولا.
الانفجار	المرحلة النهائية من سحق البيض. في المشرط، يتم تشكيل الأريمة عندما يصل الجنين إلى 128 خلية. للأريمة شكل حويصلة ذات جدار مكون من طبقة واحدة من الخلايا تسمى الأديم الأريمي.
المعدة	حركة معقدة للمادة الجنينية مع تكوين طبقتين أو ثلاث طبقات من جسم الجنين (الطبقات الجرثومية): الأديم الظاهر، والأديم الباطن، والأديم المتوسط. ينتهي تطور الإسفنجيات والتجويفات المعوية عند مرحلة طبقتين جرثوميتين. جميع الكائنات الحية الأخرى الأعلى في السلم التطوري تطور ثلاث طبقات جرثومية.
تكوين الأنسجة والأعضاء	يحدث تكوين الأنسجة والأعضاء

يمكن أن يستمر تطور ما بعد الجنين في الحيوانات وفقًا لنوع التطور المباشر وغير المباشر.

يحدث التطور المباشر في الأسماك والزواحف والطيور وكذلك اللافقاريات التي يكون بيضها غنيًا العناصر الغذائية، كافية لاستكمال التولد. تتم التغذية والتنفس والإفراز في هذه الأجنة أيضًا بواسطة أعضاء مؤقتة.

تتم دراسة ميزات نقل المواد الوراثية من كائن حي إلى كائن حي وتنفيذها في عملية تكوين الجينات بواسطة علم الوراثة.

علم الوراثة (من الكلمة اليونانية "ينحدر من شخص ما") هو علم قوانين وآليات الوراثة والتقلب. اعتمادًا على موضوع الدراسة، يتم تصنيف وراثة النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة والبشر وغيرها؛ اعتمادًا على الأساليب المستخدمة في التخصصات الأخرى – علم الوراثة الجزيئية، وعلم الوراثة البيئية وغيرها.

الوراثة هي قدرة الكائنات الحية على نقل خصائصها وخصائصها التنموية إلى ذريتها. بفضل هذه القدرة، تحتفظ جميع الكائنات الحية (النباتات أو الفطريات أو البكتيريا) بأحفادها الصفات الشخصيةعطوف. يتم ضمان استمرارية الممتلكات الوراثية من خلال نقلها المعلومات الجينية. حاملات المعلومات الوراثية في الكائنات الحية هي الجينات.

الجين - جزء من جزيء الحمض النووي الذي يحمل معلومات حول أي سمة أو خاصية للكائن الحي

النمط الجيني هو مجموع جميع الجينات المترجمة في كروموسومات كائن معين.

الأليلات (الجينات الأليلية) هي حالات وأشكال من جين معين تحدد التطور البديل لنفس السمة وتقع في أقسام متطابقة من الكروموسومات المتماثلة. يمكن أن يكون كل جين في حالتين - سائد (قمعي، يُشار إليه بحرف كبير، على سبيل المثال، A، D، W) أو متنحي (مكبوت، يُشار إليه بحرف صغير، على سبيل المثال، a، n، d، w، x ).

متماثل الزيجوت - خلية ثنائية الصبغيةأو كائن حي تحمل كروموسوماته المتماثلة نفس أليلات جين معين (يُشار إليه، على سبيل المثال، AA، aa، nn، WW).

الزيجوت المتغاير عبارة عن خلية أو كائن حي ثنائي الصيغة الصبغية تحمل كروموسوماته المتماثلة أليلات مختلفة لجين معين (يشار إليها، على سبيل المثال، Aa، Hn، Ww).

النمط الظاهري هو مجموع جميع السمات الهيكلية والوظائف الحيوية للكائن الحي.

الهجين هو النسل الجنسي لعبور كائنين مختلفين وراثيا.

التهجين الأحادي هو تهجين الكائنات الحية التي تختلف عن بعضها البعض في زوج واحد من الخصائص البديلة (على سبيل المثال، اللون الأصفر والأخضر لبذور البازلاء).

التهجين الثنائي هو تهجين الكائنات الحية التي تختلف عن بعضها البعض في زوجين من الخصائص البديلة (على سبيل المثال، اللون الأصفر والأخضر لبذور البازلاء والسطح الأملس والمتجعد لبذور البازلاء).

وضعت أعمال جي مندل وتي مورجان وأتباعهم أسس نظرية الجينات ونظرية الكروموسومات في الوراثة.

أساس بحث G. Mendel، الذي تم إجراؤه عندما لم تكن الكروموسومات معروفة بعد، هو تهجين ودراسة هجينة البازلاء في الحديقة. بدأ G. Mendel البحث باستخدام 22 خطًا نقيًا من بازلاء الحديقة، والتي كانت لها اختلافات بديلة (متناقضة) محددة جيدًا فيما بينها في سبعة أزواج من الخصائص، وهي: شكل البذور (مستديرة - خشنة)، ولون النبتة (أصفر - أخضر)، والقشرة بذور ملونة (رمادي – أبيض)، شكل حبة الفول (منضجة – مجعدة)

قوانين مندل:

قانون مندل الأول. قانون التوحيد لهجن الجيل الأول: عند تهجين كائنات تختلف في زوج واحد من الصفات المتناقضة والتي تكون أليلات جين واحد مسؤولة عنها، يكون الجيل الأول من الهجينة موحدًا في النمط الظاهري والنمط الجيني. من ناحية النمط الظاهري، تتميز جميع هجن الجيل الأول بسمة سائدة؛ ومن ناحية النمط الوراثي، فإن جميع هجن الجيل الأول تكون متغايرة الزيجوت.

قانون مندل الثاني. قانون الانقسام: متى هجين أحادي الخلةفي الجيل الثاني من الهجينة، هناك انقسام مظهري بنسبة 3:1: حوالي 3/4 من هجن الجيل الثاني لها صفة سائدة، وحوالي 1/4 لها صفة متنحية.

قانون مندل الثالث. قانون التهجين المستقل: في التهجين ثنائي الهجين، يحدث الانقسام لكل زوج من السمات في هجين F2 بشكل مستقل عن أزواج السمات الأخرى ويساوي 3:1، كما في التهجين الأحادي.

المهمة 2. حل المشاكل.

عند عبور أرنبين أسودين ظهر أرنب أبيض. كيف يمكن تفسير هذا؟

في القطط، يهيمن جين لون المعطف الأسود (B) على جين (جينات) لون المعطف الأحمر (b)، ويهيمن جين (جينات) لون المعطف القصير (S) على جين (جينات) المعطف الطويل. ما هي النسبة المتوقعة للقطط ذات الشعر الأسود القصير بين الأبناء إذا كان التوم ذو شعر أسود قصير (BbSs) والأنثى ذات شعر أسود طويل (Bbss)؟

التقلب هو الملكية العامةالكائنات الحية تكتسب خصائص جديدة.

هناك تقلبات وراثية وغير وراثية (تعديل)/

أشكال التباين

	أسباب ظهور	معنى
غير وراثي (تقلب التعديل)	التغير في الظروف البيئية، ونتيجة لذلك يتغير الكائن الحي ضمن حدود معيار التفاعل المحدد بواسطة النمط الوراثي	التكيف - التكيف مع الظروف البيئية المعينة والبقاء والحفاظ على النسل.	الملفوف الأبيض لا يشكل رأساً في المناخات الحارة؛ وتصاب سلالات الخيول والأبقار التي يتم إحضارها إلى الجبال بالتقزم
وراثي (النمط الوراثي)
التحولية	تأثير العوامل المطفرة الخارجية والداخلية، مما يؤدي إلى تغيرات في الجينات والكروموسومات	مادة الانتقاء الطبيعي والاصطناعي، لأن الطفرات يمكن أن تكون مفيدة، ضارة وغير مبالية، سائدة ومتنحية	العزلة الإنجابية > الأنواع والأجناس الجديدة > التطور الجزئي.
مولع بالتركيب	يحدث تلقائيًا ضمن مجموعة سكانية أثناء التهجين، عندما تظهر مجموعات جديدة من الجينات في المتحدرين.	انتشار التغيرات الوراثية الجديدة التي تكون بمثابة مادة للاختيار.	ظهور الزهور الوردية عند عبور زهور الربيع ذات الزهور البيضاء والحمراء.
مترابط (مترابط)	ينشأ نتيجة لخاصية الجينات للتأثير على تكوين ليس سمة واحدة، بل سمتين أو أكثر	ثبات الخصائص المترابطة وسلامة الكائن الحي كنظام	الحيوانات ذات الأرجل الطويلة لها رقاب طويلة.

التطور هو التطور الموجه الذي لا رجعة فيه للعالم العضوي.

النظرية الحديثة للتطور مبنية على نظرية تشارلز داروين. لكن نظرية التطور (نظرية التطور أو فكرة التطور) كانت موجودة قبل داروين.

هناك اتجاهان للتطور.

التقدم البيولوجي هو زيادة في عدد الأفراد في مجموعة نظامية معينة (الأنواع، الجنس، الطبقة، الأسرة، النظام، إلخ)، وتوسيع النطاق.

التقدم البيولوجي يعني انتصار النوع في النضال من أجل البقاء. إنه نتيجة للتكيف الجيد للكائنات مع الظروف البيئية. حاليا، تتقدم العديد من مجموعات الحشرات والنباتات المزهرة وما إلى ذلك.

الانحدار البيولوجي هو انخفاض في عدد الأفراد في مجموعة منهجية معينة، وتضييق النطاق، وانخفاض تنوع الأنواع داخل المجموعة.

الانحدار البيولوجي يعني تأخرًا في وتيرة التطور فيما يتعلق بمعدل التغير في الظروف البيئية. يمكن أن يؤدي إلى انقراض المجموعة. اختفت الطحالب الشبيهة بالأشجار وذيل الحصان والسراخس القديمة ومعظم البرمائيات والزواحف القديمة. جنس المسك وعائلة الجنكة وما إلى ذلك أصبحوا الآن رجعيين.

هناك 4 مسارات رئيسية للتطور: الروائح، التكيف الذاتي، الانحطاط العام، فرط التكوين.

يعد الروائح تغييرًا تطوريًا كبيرًا يؤدي إلى ارتفاع مستوى التنظيم البيولوجي، وإلى تطوير أجهزة ذات أهمية واسعة، وإلى توسيع الموائل. هذا هو تطوير خصائص وخصائص جديدة بشكل أساسي تسمح لمجموعة من الكائنات الحية بالانتقال إلى مرحلة أخرى من التطور. مثال: تمايز الأعضاء الهضمية، ومضاعفات جهاز الأسنان، وظهور الدم الحار – كل هذا قلل من اعتماد الجسم على البيئة. تتمتع الثدييات والطيور بفرصة تحمل انخفاض درجة الحرارة البيئية بسهولة أكبر بكثير من الزواحف، على سبيل المثال، التي تفقد نشاطها مع بداية ليلة باردة أو فترة باردة من العام.

لعبت الروائح دور مهمفي تطور جميع فئات الحيوانات. على سبيل المثال، في تطور الحشرات أهمية عظيمةكان هناك ظهور الجهاز التنفسي الرغامي وتحول الجهاز الفموي (الوصول إلى الأرض واتباع نظام غذائي متنوع).

التكيف الذاتي هو التكيف الجزئي للكائنات الحية مع طريقة معينة للحياة دون زيادة مستوى عامالمنظمات.

تتطور الكائنات الحية من خلال تكيفات محددة مع ظروف بيئية محددة. يؤدي هذا النوع من التطور إلى زيادة سريعة في الأعداد. نظرًا لتشكيل التكيفات الذاتية المختلفة، يمكن للحيوانات من الأنواع ذات الصلة الوثيقة أن تعيش في مجموعة واسعة من المناطق الجغرافية. على سبيل المثال، يمكن العثور على ممثلي عائلة الذئاب في جميع أنحاء الإقليم من القطب الشمالي إلى المناطق الاستوائية. يضمن التكيف الذاتي توسيع نطاق العائلة وزيادة عدد الأنواع.

الانحطاط العام هو عملية تؤدي إلى تبسيط الكائنات الحية، إلى الانحدار.

فرط التولد هو مسار تطور يرتبط بزيادة حجم الجسم والنمو الزائد غير المتناسب لأعضاء الجسم. وفي فترات مختلفة، ظهرت أشكال عملاقة في فئات مختلفة من الكائنات الحية. ولكن، كقاعدة عامة، ماتوا بسرعة كبيرة وبدأت الأشكال الأصغر في الهيمنة. غالبًا ما يرتبط انقراض العمالقة بنقص الغذاء، على الرغم من أن هذه الكائنات قد تتمتع لبعض الوقت بميزة بسبب قوتها الهائلة وغياب الأعداء لهذا السبب.

أعط أمثلة على المسارات الرئيسية للتطور

الروائح

com.ioadaptation

الانحطاط العام

فرط التولد

ظهور سلاسل نقل الإلكترون (التي وفرت إمكانية التمثيل الضوئي والتنفس الهوائي)

عصافير غالاباغوس ( أنواع مختلفةمناقير)

في ذوات الصدفتين، اختفاء الرأس

ظهور بروتينات الهيستون والغشاء النووي (الذي وفر إمكانية الانقسام والانقسام الاختزالي والتكاثر الجنسي)

تمتلك الكلاب مخالب غير قابلة للسحب لتسريع الجري، وجود أسنان جسدية، انخفاض في درجة حرارة الجسم من خلال زيادة التنفس عن طريق الفم (عدم وجود غدد عرقية).

الدودة الشريطية لحم الخنزير لديها "خسارة" في الجهاز الهضمي.

ظهور الطبقات الجرثومية في الحيوانات والأنسجة المتمايزة في النباتات (مما أدى إلى تكوين الأجهزة العضوية).

ش الخنافسالسمندل - تلوين تحذير

فقدان الرؤية في الشامات والبروتينات وأعماق البحار

ظهور الهيكل العظمي المحوري - وتر

المفاهيم الأساسية والمصطلحات الأساسية: جسم الإنسان. خلية. الغزل والنسيج. الأعضاء. الأنظمة الفسيولوجية. تنظيم وظائف الإنسان. يتذكر! ما هو الكائن الحي؟ اذكر مستويات التنظيم في الكائن الحيواني.

يفكر!

"نحن نعيش في عالم يعرف فيه الناس الكثير عن الهيكل الداخلي للسيارة أو تشغيل الكمبيوتر المحمول أو الهاتف الذي يعمل باللمس أكثر بكثير من معرفة أجسادهم. ولكن من المهم أن يفهم كل واحد منا ما هو جسمنا، وكيف يتم تنظيمه وكيف يعمل، وما الذي يدعمه وما الذي يخرجه من التوازن. مثل هذه "الفجوات في التعليم" تكلف الإنسان غالياً وتخلق مشاكل مع نفسه في التواصل مع الناس والطبيعة. ما هي السمات التنظيمية لجسم الإنسان؟

لماذا يعتبر جسم الإنسان نظاماً بيولوجياً؟

يعتمد الفهم العلمي الحديث لتنظيم جميع الكائنات الحية على النهج الهيكلي الوظيفي، والذي بموجبه تعتبر كائنات الطبيعة الحية أنظمة بيولوجية. الهيكل والوظيفة هما مظهران مترابطان لوجود النظام البيولوجي.

يعد جسم الإنسان أحد أكثر الأنظمة الحيوية تعقيدًا، حيث يتمتع بمستويات التنظيم التالية: الجزيئي، والخلوي، والأنسجة، والأعضاء، والجهازية. وفي كل مستوى من هذه المستويات، تحدث عمليات منسقة تحدد الوجود المتكامل للكائن الحي.

جسم الإنسان عبارة عن نظام مفتوح يكون في حالة من التفاعل المستمر (الأيض والطاقة والمعلومات) مع البيئة الخارجية. في هذا التفاعل، هناك ثلاث خصائص أساسية مهمة للغاية للجسم: التنظيم الذاتي للحفاظ على الاستقرار الداخلي، والتجديد الذاتي، أي تكوين جزيئات وهياكل جديدة، والتكاثر الذاتي لضمان الاستمرارية بين الآباء والأبناء.

لذا فإن الكائن البشري هو نظام بيولوجي مفتوح متكامل، يتميز بمستويات معينة من التنظيم والتنظيم الذاتي والتجديد الذاتي والتكاثر الذاتي.

ما هي مستويات التنظيم المميزة لجسم الإنسان؟

النظام كخاصية عامة للكائنات الحية له سمات متأصلة في كل مستوى من مستويات تنظيم الجسم البشري.

المستوى الجزيئي للتنظيم. مكونات هذا المستوى هي العناصر والمواد الكيميائية التي تدخل في العمليات الفيزيائية الحيوية والتفاعلات الكيميائية الحيوية. من أكثر من 100 معروفة العناصر الكيميائيةتم العثور على حوالي 90 منها في جسم الإنسان. وهي مقسمة إلى مجموعات: العناصر العضوية (الأكسجين والهيدروجين والكربون والنيتروجين)، والعناصر الكبيرة (مثل الكالسيوم والبوتاسيوم والصوديوم والحديد والفوسفور والكلور) والعناصر الدقيقة (مثل الكوبالت والنحاس والزنك واليود والفلور، إلخ.) . أعلى محتوى بين المركبات غير العضوية هو الماء (حوالي 60٪) و املاح معدنية. من المواد العضويةيحتوي الجسم على الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والدهون والأحماض النووية وما إلى ذلك.

المستوى الخلوي للتنظيم. الأجزاء الرئيسية للخلايا البشرية، مثل تلك الموجودة في النباتات والحيوانات والفطريات، هي الجهاز السطحي والسيتوبلازم والنواة. في هذا المستوى تظهر جميع خصائص الحياة لأول مرة، وبالتالي فإن الخلية هي الوحدة الهيكلية والوظيفية الرئيسية للجسم.

يتكون مستوى التنظيم النسيجي من الخلايا التي تتحد في مجموعات لأداء وظائف حيوية معينة. الأنسجة عبارة عن مجموعة من الخلايا والمواد بين الخلايا المتشابهة في الأصل والسمات الهيكلية والوظائف. في جسم الإنسان، مثل الحيوانات، هناك 4 أنواع من الأنسجة - الظهارية، الضامة، العضلية والعصبية.

يتم تحديد مستوى التنظيم من خلال ترتيب بنية ووظائف الأعضاء. عادة ما تشارك جميع أنواع الأنسجة الأربعة في تكوين العضو، ولكن هناك نوع واحد حاسم في نشاطه. على سبيل المثال، في العظام، تكون هذه الأنسجة عبارة عن عظم ضام، وفي القلب تكون أنسجة عضلية. العضو هو جزء من الكائن الحي

وجود موقع وشكل وبنية معينة وأداء واحد أو أكثر وظائف محددة. في أغلب الأحيان، يتم تقسيم الأعضاء البشرية حسب الوظيفة إلى الجهاز التنفسي والجهاز الهضمي، وما إلى ذلك.

يتكون مستوى نظام التنظيم من أنظمة فسيولوجية متخصصة في الجسم. النظام الفسيولوجي هو مجموعة من الأعضاء المترابطة تشريحيًا لأداء وظيفة فسيولوجية. في جسم الإنسان هناك الجهاز العضلي الهيكلي، الدورة الدموية، الجهاز التنفسي، الجهاز الهضمي، الغلافي، البولي، التناسلي، الغدد الصماء، العصبي، الأنظمة الحسية. ترتبط أعضاء الأنظمة الفسيولوجية المختلفة بشكل مؤقت الأنظمة الوظيفيةلضمان الوجود المتكامل للكائن الحي.

لذلك، فإن الكائن البشري هو نظام حيوي ذو مستوى منظم يتم فيه التمييز بين مستويات التنظيم الجزيئية والخلوية والأنسجة والأعضاء والجهاز.

كيف يتم تحقيق سلامة جسم الإنسان؟

يتم دائمًا تنسيق العمليات التي تحدث على جميع مستويات التنظيم البشري مع بعضها البعض. يحدث هذا التماسك والتنسيق بسبب عمليات تنظيم وظائف الجسم البشري.

تنظيم الوظائف البشرية عبارة عن مجموعة من العمليات التي تضمن استجابة متسقة ومنسقة للجسم للتغيرات في الظروف البيئية. تحدث هذه العمليات على مستوى الخلايا التي تولد الإشارات. هذه هي الطريقة التي تولد بها الخلايا العصبية إشارات كهربائية، وتنتج خلايا الغدة مواد تعمل كإشارات كيميائية. وتنتقل هذه الإشارات في جميع أنحاء الجسم عن طريق المسارات العصبية أو السوائل البيئة الداخلية(الدم وسائل الأنسجة والليمفاوية). تعمل آليات التنظيم العصبي والخلطي والمناعي في جسم الإنسان.

التنظيم العصبي هو تنظيم وظائف الجسم عن طريق النبضات العصبية التي تنتقل عبر مسارات الأعصاب ولها تأثير مستهدف قصير المدى.

التنظيم الخلطي هو التنظيم من خلال المركبات الكيميائية التي يحملها الجسم عن طريق السوائل الداخلية لضمان فترة طويلة وطويلة الأمد التأثير العامإلى الخلايا والأنسجة والأعضاء.

تنظيم المناعة هو التنظيم عن طريق المركبات الكيميائية والخلايا التي يحملها الجسم عن طريق السوائل الداخلية لتوفير تأثيرات وقائية على الخلايا والأنسجة والأعضاء.

ترتبط آليات تنظيم الوظيفة بشكل وثيق ببعضها البعض. على سبيل المثال، يتأثر نشاط الجهاز العصبي بالعوامل الخلطية مثل الهرمونات (الأدرينالين مثلا)، ويتم توفير حماية خلايا الجهاز العصبي من خلال مواد وخلايا الجهاز المناعي.

يتميز تنظيم وظائف الجسم البشري بسمات مرتبطة بسلوك اجتماعي أكثر تعقيدًا من الحيوانات، وقد تم تطوير الكلام الواضح، والعواطف الأعلى، والتطور نشاط عقلىوما إلى ذلك وهلم جرا.

لذلك، فإن سلامة ونشاط الجسم البشري هو مراحل مختلفةويتم ضمان تنظيمها من خلال الآليات المتفاعلة للتنظيم العصبي والخلطي والمناعي لوظائف الجسم.

نشاط

تعلم أن تعرف

المهمة 1. انظر إلى الرسم التوضيحي 2 وقم بتسمية مكونات الخلية وعضياتها. تذكر ما هي الوظائف التي تؤديها عضيات الخلية المعينة.

المهمة 2. انظر إلى الرسم التوضيحي 3، تعرف على الأعضاء الموضحة عليه. املأ الجدول ثم استنتج استنتاجًا حول جسم الإنسان كجهاز بيولوجي.

الوظائف الحيوية لجسم الإنسان

علم الأحياء + الفلسفة

الفلسفة (من اليونانية حب الحكمة، حب المعرفة) هي علم موضوعه علاقة الإنسان بالعالم الخارجي.

إحدى وظائف الفلسفة هي مساعدة الإنسان على النشاط المعرفي. وقد لاحظ الفيلسوف الألماني الشهير جي دبليو إف هيغل (1770-1831) أن "أجزاء وأعضاء الجسم الحي لا تصبح مكونات بسيطة إلا على يد عالم التشريح". اشرح هذا القول الحكيم باستخدام المعرفة حول جسم الإنسان باعتباره نظامًا بيولوجيًا متكاملاً.

نتيجة

	أسئلة للتحكم في النفس
	1. ما هو جسم الإنسان؟ 2. ما هي النظم البيولوجية؟ 3. تسمية مستويات تنظيم جسم الإنسان. 4. ما هي الخلية؟ 5. ما هو القماش؟ 6. ما هي الأعضاء والأنظمة الفسيولوجية؟
	7. لماذا يعتبر جسم الإنسان نظاماً بيولوجياً؟ 8. تسمية مستويات تنظيم جسم الإنسان. 9. كيف يتم تحقيق سلامة جسم الإنسان؟
	10. إثبات أن جسم الإنسان هو نظام بيولوجي.

هذه هي مادة الكتاب المدرسي

3.2. تكاثر الكائنات الحية وأهميته. طرق التكاثر وأوجه التشابه والاختلاف بين التكاثر الجنسي واللاجنسي. استخدام التكاثر الجنسي واللاجنسي في الممارسة البشرية. دور الانقسام الاختزالي والاخصاب في ضمان ثبات عدد الكروموسومات عبر الأجيال. تطبيق التلقيح الاصطناعي في النباتات والحيوانات.

3.3. النشأة وأنماطها المتأصلة. تخصص الخلايا وتكوين الأنسجة والأعضاء. التطور الجنيني وما بعد الجنيني للكائنات الحية. دورات الحياة وتعاقب الأجيال. أسباب الاضطرابات في تطور الكائنات الحية.

3.5. أنماط الوراثة وأساسها الخلوي. معبر أحادي وثنائي الهجين. أنماط الميراث التي وضعها ج. مندل. الوراثة المرتبطة بالسمات، وتعطيل الارتباط الجيني. قوانين ت. مورغان. نظرية الكروموسومات في الوراثة. الوراثة الجنسية. وراثة الصفات المرتبطة بالجنس. النمط الجيني كنظام متكامل. تنمية المعرفة حول التركيب الوراثي. الجينات البشرية. التفاعل الجيني. حل المشاكل الوراثية. وضع مخططات العبور. G. قوانين مندل وأسسها الخلوية.

3.6. تباين الخصائص في الكائنات الحية: التعديل، الطفرة، الجمع. أنواع الطفرات وأسبابها. معنى التباين في حياة الكائنات الحية وفي التطور. معيار رد الفعل.

3.6.1. التباين وأنواعه وأهميته البيولوجية.

3.7. الآثار الضارة للمطفرة والكحول والمخدرات والنيكوتين على الجهاز الوراثي للخلية. حماية البيئة من التلوث بالمطفرة. تحديد مصادر المطفرات في البيئة (غير المباشرة) وتقييمها العواقب المحتملةتأثيرهم على أجسادهم. الأمراض البشرية الوراثية أسبابها والوقاية.

3.7.1. المطفرة، الطفرات.

3.8. الاختيار وأهدافه وأهميته العملية. تعاليم ن. فافيلوف حول مراكز التنوع وأصل النباتات المزروعة. قانون السلسلة المتماثلة في التقلب الوراثي. طرق تربية أصناف نباتية وسلالات حيوانية وسلالات الكائنات الحية الدقيقة الجديدة. أهمية الوراثة في الاختيار. المبادئ البيولوجية لزراعة النباتات المزروعة والحيوانات الأليفة.

3.8.1. الوراثة والاختيار.

3.8.2. طرق عمل IV ميشورينا.

3.8.3. مراكز منشأ النباتات المزروعة.

3.9. التكنولوجيا الحيوية، الهندسة الخلوية والوراثية، الاستنساخ. دور نظرية الخلية في تكوين وتطوير التكنولوجيا الحيوية. أهمية التكنولوجيا الحيوية لتطوير التربية والزراعة والصناعة الميكروبيولوجية والحفاظ على الجينات على الكوكب. الاعتبارات الاخلاقيةتطوير بعض الأبحاث في مجال التكنولوجيا الحيوية (الاستنساخ البشري، والتغييرات المستهدفة في الجينوم).

3.9.1. الهندسة الخلوية والوراثية. التكنولوجيا الحيوية.

تنوع الكائنات الحية: وحيدة الخلية ومتعددة الخلايا؛ ذاتية التغذية، غيرية التغذية.

الكائنات وحيدة الخلية ومتعددة الخلايا

إن التنوع الاستثنائي للكائنات الحية على هذا الكوكب يجبرنا على إيجاد معايير مختلفة لتصنيفها. وبالتالي، يتم تصنيفها على أنها أشكال حياة خلوية وغير خلوية، حيث أن الخلايا هي الوحدة الهيكلية لجميع الكائنات الحية المعروفة تقريبًا - النباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا، بينما الفيروسات هي أشكال غير خلوية.

اعتمادًا على عدد الخلايا التي يتكون منها الجسم ودرجة تفاعلها، يتم التمييز بين الكائنات أحادية الخلية والمستعمرة ومتعددة الخلايا. على الرغم من أن جميع الخلايا متشابهة من الناحية الشكلية وقادرة على أداء وظائف الخلية الطبيعية (التمثيل الغذائي، والحفاظ على التوازن، والنمو، وما إلى ذلك)، إلا أن الخلايا واحدة الكائنات الخلويةأداء وظائف الكائن الحي بأكمله. يستلزم انقسام الخلايا في الكائنات وحيدة الخلية زيادة في عدد الأفراد، ولا توجد مراحل متعددة الخلايا في دورة حياتهم. بشكل عام، الكائنات وحيدة الخلية لها نفس مستويات التنظيم الخلوية والعضوية. الغالبية العظمى من البكتيريا، وبعض الحيوانات (الأوالي)، والنباتات (بعض الطحالب)، والفطريات هي أحادية الخلية. حتى أن بعض علماء التصنيف يقترحون فصل الكائنات وحيدة الخلية إلى مملكة خاصة - الطلائعيات.

الاستعماريةهي كائنات حية، أثناء عملية التكاثر اللاجنسي، يظل الأفراد البنات مرتبطين بكائن الأم، مما يشكل رابطة أكثر أو أقل تعقيدًا - مستعمرة. بالإضافة إلى مستعمرات الكائنات متعددة الخلايا، مثل البوليبات المرجانية، هناك أيضًا مستعمرات من الكائنات أحادية الخلية، وخاصة طحالب الباندورينا واليودورينا. يبدو أن الكائنات المستعمرة كانت بمثابة حلقة وسيطة في عملية ظهور الكائنات متعددة الخلايا.

الكائنات متعددة الخلايامما لا شك فيه أن مستوى التنظيم أعلى من الكائنات وحيدة الخلية، حيث يتكون جسمها من العديد من الخلايا. على عكس الكائنات المستعمرة، التي يمكن أن تحتوي أيضًا على أكثر من خلية واحدة، فإن الخلايا في الكائنات متعددة الخلايا متخصصة في أداء وظائف مختلفة، وهو ما ينعكس في بنيتها. وثمن هذا التخصص هو فقدان قدرة خلاياها على العيش بشكل مستقل، وفي كثير من الأحيان على إعادة إنتاج نوعها. يؤدي انقسام خلية واحدة إلى نمو كائن متعدد الخلايا، ولكن ليس إلى تكاثره. يتميز تكوين الكائنات متعددة الخلايا بعملية تجزئة البويضة المخصبة إلى العديد من خلايا القسيم الأرومي، والتي يتشكل منها فيما بعد كائن حي ذو أنسجة وأعضاء متمايزة. الكائنات متعددة الخلايا عادة ما تكون أكبر من الكائنات وحيدة الخلية. ساهمت الزيادة في حجم الجسم بالنسبة لسطحها في تعقيد وتحسين عمليات التمثيل الغذائي، وتشكيل البيئة الداخلية، وفي نهاية المطاف، زودتهم بمقاومة أكبر للتأثيرات البيئية (التوازن). وبالتالي، تتمتع الكائنات متعددة الخلايا بعدد من المزايا التنظيمية مقارنة بالكائنات وحيدة الخلية وتمثل قفزة نوعية في عملية التطور. عدد قليل من البكتيريا، ومعظم النباتات والحيوانات والفطريات متعددة الخلايا.

ذاتية التغذية ومغايرة التغذية

وفقًا لطريقة التغذية ، تنقسم جميع الكائنات الحية إلى ذاتية التغذية وغيرية التغذية. تستطيع الكائنات ذاتية التغذية تصنيع المواد العضوية بشكل مستقل عن المواد غير العضوية، بينما تستخدم الكائنات غيرية التغذية مواد عضوية جاهزة حصريًا.

يمكن لبعض الكائنات ذاتية التغذية استخدام الطاقة الضوئية لتخليق مركبات عضوية - وتسمى هذه الكائنات ذاتية التغذية الضوئية؛ فهي قادرة على القيام بعملية التمثيل الضوئي. النباتات وبعض البكتيريا ذاتية التغذية. ترتبط ارتباطًا وثيقًا بها الكائنات ذاتية التغذية الكيميائية، التي تستخرج الطاقة عن طريق أكسدة المركبات غير العضوية في عملية التخليق الكيميائي - وهذه بعض البكتيريا.

السابروتروفستسمى الكائنات غير المتجانسة التي تتغذى على المخلفات العضوية. وهي تلعب دورا هاما في دورة المواد في الطبيعة، حيث أنها تضمن اكتمال وجود المواد العضوية في الطبيعة، وتحللها إلى مواد غير عضوية. وبالتالي، تشارك السابروتروفس في عمليات تكوين التربة، وتنقية المياه، وما إلى ذلك. وتشمل السابروتروفس العديد من الفطريات والبكتيريا، وكذلك بعض النباتات والحيوانات.

الفيروسات هي أشكال حياة غير خلوية

خصائص الفيروسات

جنبا إلى جنب مع الشكل الخلوي للحياة، هناك أيضا أشكال الحياة غير الخلوية - الفيروسات، أشباه الفيروسات والبريونات. الفيروسات (من اللاتينية vira - السم) هي أصغر الكائنات الحية غير القادرة على إظهار أي علامات للحياة خارج الخلايا. تم إثبات حقيقة وجودها في عام 1892 من قبل العالم الروسي D. I. إيفانوفسكي، الذي أثبت أن مرض نباتات التبغ - ما يسمى بفسيفساء التبغ - ينجم عن ممرض غير عادي يمر عبر المرشحات البكتيرية (الشكل 3.1)، ولكن فقط في عام 1917، عزل هيريل أول فيروس - عاثية جرثومية. تتم دراسة الفيروسات بواسطة علم الفيروسات (من الكلمة اللاتينية vira - السم والشعارات اليونانية - كلمة، علم).

في الوقت الحاضر، يُعرف بالفعل حوالي 1000 فيروس، تم تصنيفها حسب الأجسام التي تتلفها وشكلها وخصائصها الأخرى، ولكن الأكثر شيوعًا هو التصنيف وفقًا لخصائص التركيب الكيميائي وبنية الفيروسات.

على عكس الكائنات الخلوية، تتكون الفيروسات من مواد عضوية فقط - بشكل رئيسي الأحماض النووية والبروتينات، ولكن بعض الفيروسات تحتوي أيضًا على الدهون والكربوهيدرات.

تنقسم جميع الفيروسات بشكل تقليدي إلى بسيطة ومعقدة. تتكون الفيروسات البسيطة من حمض نوويوقشرة البروتين - القفيصة. القفيصة ليست متجانسة، بل يتم تجميعها من وحدات فرعية من البروتين - القفيصيات. في الفيروسات المعقدة، يتم تغطية القفيصة بغشاء البروتين الدهني - القفيصة الفائقة، والتي تتضمن أيضًا البروتينات السكرية وبروتينات الإنزيمات غير الهيكلية. تحتوي الفيروسات البكتيرية على البنية الأكثر تعقيدًا - العاثيات (من البكتيريا اليونانية - العصا والفاجو - الآكلة)، والتي لها رأس وعملية، أو "ذيل". يتكون رأس العاثي من غلاف بروتيني وحمض نووي محاط به. يوجد في الذيل غمد بروتيني وقضيب مجوف مخبأ بداخله. يوجد في الجزء السفلي من القضيب صفيحة خاصة بها مسامير وخيوط مسؤولة عن تفاعل العاثيات مع سطح الخلية.

على عكس أشكال الحياة الخلوية، التي تحتوي على كل من DNA وRNA، تحتوي الفيروسات على نوع واحد فقط من الحمض النووي (إما DNA أو RNA)، لذا فهي تنقسم إلى فيروسات الجدري DNA، وفيروسات الهربس البسيط، والفيروسات الغدانية، وبعض فيروسات التهاب الكبد والعاثيات البكتيرية) والحمض النووي الريبي (RNA). - تحتوي على فيروسات (فيروسات فسيفساء التبغ، فيروس نقص المناعة البشرية، التهاب الدماغ، الحصبة، الحصبة الألمانية، داء الكلب، الأنفلونزا، فيروسات التهاب الكبد الأخرى، العاثيات، إلخ). في بعض الفيروسات، يمكن أن يكون الحمض النووي جزيءًا مفردًا، ويمكن أن يكون الحمض النووي الريبي (RNA) جزيءًا مزدوجًا.

وبما أن الفيروسات تفتقر إلى عضيات قادرة على الحركة، فإن العدوى تحدث من خلال الاتصال المباشر للفيروس بالخلية. ويحدث هذا بشكل رئيسي عن طريق الهواء (الأنفلونزا)، أو من خلال الجهاز الهضمي (التهاب الكبد)، أو الدم (فيروس نقص المناعة البشرية) أو من خلال ناقل (فيروس التهاب الدماغ).

يمكن للفيروسات أن تدخل الخلية مباشرة عن طريق الصدفة، مع امتصاص السائل عن طريق عملية الاحتساء، ولكن في أغلب الأحيان يسبق اختراقها ملامسة بغشاء الخلية المضيفة، ونتيجة لذلك ينتهي الأمر بالحمض النووي للفيروس أو الجسيم الفيروسي بأكمله في الخلية. السيتوبلازم. لا تخترق معظم الفيروسات أي خلية من خلايا الجسم المضيف، بل تخترق خلية محددة بدقة، على سبيل المثال، تصيب فيروسات التهاب الكبد خلايا الكبد، وتصيب فيروسات الأنفلونزا خلايا الغشاء المخاطي للجهاز التنفسي العلوي، لأنها قادرة على التفاعل مع بروتينات مستقبلية محددة على سطح غشاء الخلية - المضيف، والتي لا توجد في الخلايا الأخرى.

نظرًا لأن خلايا النباتات والبكتيريا والفطريات تتمتع بجدران خلوية قوية، فقد طورت الفيروسات التي تصيب هذه الكائنات تكيفات مناسبة للاختراق. وبالتالي، فإن العاثيات، بعد التفاعل مع سطح الخلية المضيفة، "تثقبها" بقضيبها وتُدخل الحمض النووي في سيتوبلازم الخلية المضيفة (الشكل 3.2). في الفطريات، تحدث العدوى بشكل رئيسي عند تلف جدران الخلايا، في النباتات، كل من الطريق المذكور أعلاه واختراق الفيروس من خلال البلازموديماتا ممكنان.

بعد اختراق الخلية، يقوم الفيروس "بخلع ملابسه"، أي يتم فقدان القفيصة. تعتمد الأحداث الأخرى على طبيعة الحمض النووي للفيروس: تقوم الفيروسات التي تحتوي على الحمض النووي بدمج الحمض النووي الخاص بها في جينوم الخلية المضيفة (العاثيات)، ويتم تصنيع الحمض النووي أولاً على الحمض النووي الريبي (RNA)، والذي يتم بعد ذلك دمجه في جينوم الخلية المضيفة (العاثيات). الخلية المضيفة (فيروس نقص المناعة البشرية)، أو يمكن أن يحدث تخليق البروتين مباشرة (فيروس الأنفلونزا). يعد تكاثر الحمض النووي الفيروسي وتوليف البروتينات القفيصة باستخدام جهاز تصنيع البروتين في الخلية من المكونات الأساسية للعدوى الفيروسية، وبعد ذلك يحدث التجميع الذاتي للجزيئات الفيروسية وخروجها من الخلية. وفي بعض الحالات تغادر الجسيمات الفيروسية الخلية، وتتبرعم منها تدريجياً، وفي حالات أخرى يحدث انفجار صغير، يصاحبه موت الخلية.

لا تمنع الفيروسات تخليق الجزيئات الكبيرة الخاصة بها في الخلية فحسب، بل إنها قادرة أيضًا على التسبب في تلف الهياكل الخلوية، خاصة أثناء الخروج الجماعي من الخلية. وهذا يؤدي، على سبيل المثال، إلى الموت الجماعي للثقافات الصناعية لبكتيريا حمض اللاكتيك في حالة حدوث ضرر من قبل بعض العاثيات، وضعف المناعة بسبب تدمير الخلايا الليمفاوية T4 لفيروس نقص المناعة البشرية، والتي تعد إحدى الروابط المركزية لدفاعات الجسم، العديد من النزيف ووفاة الشخص نتيجة الإصابة بفيروس الإيبولا وتنكس الخلايا وتكوين ورم سرطاني وما إلى ذلك.

على الرغم من حقيقة أن الفيروسات التي تدخل الخلية غالبًا ما تقوم بقمع أنظمة الإصلاح الخاصة بها وتسبب الوفاة، فمن المحتمل أيضًا وجود سيناريو آخر - تنشيط دفاعات الجسم، والذي يرتبط بتخليق البروتينات المضادة للفيروسات، مثل الإنترفيرون والجلوبيولين المناعي. في هذه الحالة، يتم إيقاف تكاثر الفيروس، ولا تتشكل جزيئات فيروسية جديدة، ويتم إزالة بقايا الفيروس من الخلية.

تسبب الفيروسات العديد من الأمراض للإنسان والحيوان والنبات. في النباتات، هذه فسيفساء من التبغ والزنبق، وفي البشر - الأنفلونزا، والحصبة الألمانية، والحصبة، والإيدز، وما إلى ذلك. في تاريخ البشرية، أودت فيروسات الجدري الأسود، والأنفلونزا الإسبانية، والآن فيروس نقص المناعة البشرية بحياة مئات الأشخاص ملايين البشر. ومع ذلك، يمكن للعدوى أيضًا أن تزيد من مقاومة الجسم لمسببات الأمراض المختلفة (المناعة)، وبالتالي تساهم في تقدمها التطوري. بالإضافة إلى ذلك، فإن الفيروسات قادرة على "الاستيلاء" على أجزاء من المعلومات الوراثية للخلية المضيفة ونقلها إلى الضحية التالية، وبالتالي ضمان ما يسمى بنقل الجينات الأفقي، وتكوين الطفرات، وفي نهاية المطاف، توفير المواد اللازمة للتطور التطوري. عملية.

في الوقت الحاضر، تُستخدم الفيروسات على نطاق واسع في دراسة بنية ووظائف الجهاز الوراثي، فضلاً عن مبادئ وآليات تنفيذ المعلومات الوراثية؛ فهي تستخدم كأداة للهندسة الوراثية والمكافحة البيولوجية لمسببات الأمراض لبعض أمراض النباتات والفطريات والحيوانات والبشر.

الإصابة بمرض الإيدز وفيروس نقص المناعة البشرية

تم اكتشاف فيروس نقص المناعة البشرية (فيروس نقص المناعة البشرية) فقط في أوائل الثمانينيات من القرن العشرين، لكن سرعة انتشار المرض الذي يسببه واستحالة العلاج في هذه المرحلة من التطور الطبي تجبرنا على إيلاء المزيد من الاهتمام له. في عام 2008، حصل ف. باري سينوسي و ل. مونتانييه على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب لأبحاثهما حول فيروس نقص المناعة البشرية.

فيروس نقص المناعة البشرية هو فيروس RNA معقد يؤثر بشكل أساسي على الخلايا الليمفاوية T4، التي تنسق عمل الجهاز المناعي بأكمله (الشكل 3.3). باستخدام الحمض النووي الريبي للفيروس، يتم تصنيع الحمض النووي باستخدام إنزيم بوليميريز الحمض النووي المعتمد على الحمض النووي الريبي (النسخ العكسي)، والذي تم دمجه في جينوم الخلية المضيفة، وتحويله إلى بروفيروس و"مخفي" لفترة غير محددة. بعد ذلك، من هذا القسم من الحمض النووي، تبدأ قراءة المعلومات حول الحمض النووي الريبي الفيروسي والبروتينات، والتي يتم جمعها في جزيئات فيروسية وتتركها في نفس الوقت تقريبًا، مما يؤدي إلى الموت. تصيب الجزيئات الفيروسية المزيد والمزيد من الخلايا الجديدة وتؤدي إلى انخفاض المناعة.

إن الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية لها عدة مراحل، ويمكن أن يكون الشخص لفترة طويلة حاملا للمرض وينقل العدوى لأشخاص آخرين، ولكن مهما استمرت هذه الفترة، فإن المرحلة الأخيرة لا تزال تحدث، والتي تسمى متلازمة نقص المناعة المكتسب، أو الإيدز.

ويتميز المرض بانخفاض ثم فقدان كامل لمناعة الجسم ضد جميع مسببات الأمراض. علامات الإيدز هي الأضرار المزمنة التي تصيب الأغشية المخاطية للتجويف الفموي والجلد بسبب مسببات الأمراض الفيروسية والفطرية (الهربس والخميرة وما إلى ذلك) والالتهاب الرئوي الحاد والأمراض الأخرى المرتبطة بالإيدز.

وينتقل فيروس نقص المناعة البشرية عن طريق الاتصال الجنسي، عن طريق الدم وسوائل الجسم الأخرى، ولكنه لا ينتقل عن طريق المصافحة أو الأدوات المنزلية. في البداية، كانت الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية في بلدنا مرتبطة في كثير من الأحيان بالاختلاط، وخاصة ممارسة الجنس المثلي، وإدمان المخدرات بالحقن، وعمليات نقل الدم الملوث؛ أما حاليا، فقد انتشر الوباء إلى ما هو أبعد من الفئات المعرضة للخطر وينتشر بسرعة إلى فئات أخرى من السكان.

الوسائل الرئيسية لمنع انتشار الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية هي استخدام الواقي الذكري، والاختيار في العلاقات الجنسية والامتناع عن تعاطي المخدرات.

تدابير لمنع انتشار الأمراض الفيروسية

الوسيلة الرئيسية للوقاية من الأمراض الفيروسية لدى البشر هي ارتداء ضمادات الشاش عند الاتصال بالمرضى الذين يعانون من أمراض الجهاز التنفسي، وغسل اليدين والخضروات والفواكه، وتسميم موائل حاملي الأمراض الفيروسية، والتطعيم ضد التهاب الدماغ الذي ينقله القراد، وتعقيم الأدوات الطبية. في المؤسسات الطبيةإلخ. لتجنب الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية، يجب عليك أيضًا الامتناع عن شرب الكحول والمخدرات، وأن يكون لديك شريك جنسي واحد، واستخدام معدات الحماية الشخصية أثناء الاتصال الجنسي، وما إلى ذلك.

الفيروسات

الفيروسات الفيروسية (من الفيروس اللاتيني - السم واليوناني eidos - الشكل والنوع) هي أصغر مسببات الأمراض النباتية، والتي تحتوي فقط على RNA منخفض الوزن الجزيئي.

ربما لا يقوم حمضها النووي بتشفير البروتينات الخاصة بها، ولكنه يتكاثر فقط في خلايا النبات المضيف باستخدام أنظمتها الإنزيمية. وفي كثير من الأحيان يمكنه أيضًا قطع الحمض النووي للخلية المضيفة إلى عدة أجزاء، وبالتالي القضاء على الخلية والنبات ككل بالموت. وهكذا، منذ عدة سنوات، تسببت الفيروسات في موت الملايين من أشجار جوز الهند في الفلبين.

البريونات

البريونات (اختصارًا: بروتينية معدية و-on) هي عوامل معدية صغيرة ذات طبيعة بروتينية، على شكل خيط أو بلورة.

توجد بروتينات لها نفس التركيبة في الخلية الطبيعية، لكن البريونات لها بنية ثلاثية خاصة. عند دخول الجسم بالطعام، فإنها تساعد البروتينات "الطبيعية" المقابلة على اكتساب البنية المميزة للبريونات نفسها، مما يؤدي إلى تراكم البروتينات "غير الطبيعية" ونقص البروتينات الطبيعية. وبطبيعة الحال، يؤدي ذلك إلى خلل في الأنسجة والأعضاء، وخاصة الجهاز العصبي المركزي، وتطور أمراض غير قابلة للشفاء حاليًا: "مرض جنون البقر"، ومرض كروتزفيلد جاكوب، والكورو، وما إلى ذلك.

تكاثر الكائنات الحية وأهميته

تعد قدرة الكائنات الحية على التكاثر من نوعها إحدى الخصائص الأساسية للحياة. على الرغم من أن الحياة ككل مستمرة، إلا أن العمر الافتراضي للفرد محدود، وبالتالي فإن نقل المعلومات الوراثية من جيل إلى آخر أثناء التكاثر يضمن بقاء هذا النوع من الكائنات الحية طوال الوقت. فترات طويلةوقت. وهكذا فإن التكاثر يضمن استمرارية واستمرارية الحياة.

الشرط الأساسي للتكاثر هو الحصول على ذرية أكثر من الأفراد الوالدين، حيث لن يتمكن جميع الأحفاد من البقاء على قيد الحياة إلى مرحلة التطور التي سيكونون فيها هم أنفسهم قادرين على إنتاج ذرية، حيث يمكن تدميرهم من قبل الحيوانات المفترسة، ويموتون من الأمراض و الكوارث الطبيعية، مثل الحرائق والفيضانات وغيرها.

طرق التكاثر وأوجه التشابه والاختلاف بين التكاثر الجنسي واللاجنسي

في الطبيعة، هناك طريقتان رئيسيتان للتكاثر - اللاجنسي والجنسي.

التكاثر اللاجنسي هو طريقة للتكاثر لا يحدث فيها تكوين أو اندماج الخلايا الجنسية المتخصصة - الأمشاج - ويشارك فيها كائن حي واحد فقط. يعتمد التكاثر اللاجنسي على الانقسام الإنقساميةالخلايا.

اعتمادًا على عدد خلايا جسم الأم التي تؤدي إلى ظهور فرد جديد، ينقسم التكاثر اللاجنسي إلى لاجنسي ونباتي. في التكاثر اللاجنسي الفعلي، تتطور الفردة البنت من خلية واحدة في جسم الأم، وفي التكاثر الخضري من مجموعة خلايا أو عضو كامل.

في الطبيعة، هناك أربعة أنواع رئيسية من التكاثر اللاجنسي: الانشطار الثنائي، والانشطار المتعدد، والتبويض، والتبرعم البسيط.

الانشطار الثنائي هو في الأساس انقسام انقسامي بسيط لكائن أم أحادي الخلية، حيث تنقسم النواة أولاً، ثم السيتوبلازم. إنها سمة من سمات مختلف ممثلي المملكة النباتية والحيوانية، على سبيل المثال، بروتين الأميبا والنعال الهدبي.

يسبق الانشطار المتعدد، أو الفصام، الانقسام المتكرر للنواة، وبعد ذلك ينقسم السيتوبلازم إلى عدد مماثل من الأجزاء. تم العثور على هذا النوع من التكاثر اللاجنسي في الحيوانات وحيدة الخلية - الحيوانات البوغية، على سبيل المثال في المتصورة المنجلية.

في العديد من النباتات والفطريات، تتضمن دورة الحياة تكوين الجراثيم - وهي تكوينات متخصصة أحادية الخلية تحتوي على إمدادات من العناصر الغذائية ومغطاة بقشرة واقية كثيفة. تحمل الرياح والمياه الجراثيم، وإذا كانت الظروف مواتية، فإنها تنبت، مما يؤدي إلى ظهور كائن حي جديد متعدد الخلايا.

ومن الأمثلة النموذجية للتبرعم كنوع من التكاثر اللاجنسي هو تبرعم الخميرة، حيث يظهر نتوء صغير على سطح الخلية الأم بعد الانقسام النووي، حيث تنتقل إحدى النوى، وبعد ذلك يتم تكوين خلية صغيرة جديدة. منفصل. وبهذه الطريقة، يتم الحفاظ على قدرة الخلية الأم على مزيد من الانقسام، ويزداد عدد الأفراد بسرعة.

يمكن أن يتم التكاثر الخضري على شكل تبرعم، أو تجزئة، أو أجنة متعددة، وما إلى ذلك. عند التبرعم، تشكل الهيدرا نتوءًا لجدار الجسم، والذي يزداد حجمه تدريجيًا، وتنفجر فتحة الفم في الطرف الأمامي، محاطة بمخالب. وينتهي بتكوين هيدرا صغيرة تنفصل بعد ذلك عن جسد الأم. يعد التبرعم أيضًا من سمات عدد من البوليبات المرجانية و الطحالب.

يصاحب التفتت تقسيم الجسم إلى جزأين أو أكثر، ومن كل فرد يتطور (قنديل البحر، شقائق النعمان البحرية، المسطحة والحلقيات، شوكيات الجلد).

مع تعدد الأجنة، ينقسم الجنين الناتج عن الإخصاب إلى عدة أجنة. تحدث هذه الظاهرة بانتظام عند حيوان المدرع، ولكن يمكن أن تحدث أيضًا عند البشر في حالة التوائم المتطابقة.

تكون القدرة على التكاثر الخضري أكثر تطورًا في النباتات، حيث يمكن للدرنات والبصيلات والجذور ومصاصات الجذور والمحلاق وحتى براعم الحضنة أن تؤدي إلى ظهور كائن حي جديد.

يتطلب التكاثر اللاجنسي أحد الوالدين فقط، مما يوفر الوقت والطاقة اللازمين للعثور على شريك جنسي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن ينشأ أفراد جدد من كل جزء من كائن الأم، وهو أيضا توفير للمادة والطاقة التي تنفق على التكاثر. كما أن معدل التكاثر اللاجنسي مرتفع جدًا أيضًا، على سبيل المثال، البكتيريا قادرة على الانقسام كل 20-30 دقيقة، مما يؤدي إلى زيادة أعدادها بسرعة كبيرة. مع طريقة التكاثر هذه، يتم تشكيل أحفاد متطابقين وراثيا - الحيوانات المستنسخة، والتي يمكن اعتبارها ميزة بشرط الحفاظ على الظروف البيئية ثابتة.

ومع ذلك، نظرًا لحقيقة أن المصدر الوحيد للتباين الوراثي هو الطفرات العشوائية، فإن الغياب شبه الكامل للتباين بين الأحفاد يقلل من قدرتهم على التكيف مع الظروف البيئية الجديدة أثناء إعادة التوطين، ونتيجة لذلك، يموتون بأعداد أكبر بكثير مما يموتون أثناء ممارسة الجنس. التكاثر.

التكاثر الجنسي- طريقة للتكاثر يتم فيها تكوين واندماج الخلايا الجنسية أو الأمشاج في خلية واحدة - الزيجوت الذي يتطور منه كائن حي جديد.

إذا تم دمج الخلايا الجسدية مع مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات (في البشر 2 ن = 46) أثناء التكاثر الجنسي، فإن خلايا الكائن الحي الجديد بالفعل في الجيل الثاني ستحتوي بالفعل على مجموعة رباعي الصبغيات (في البشر 4 ن = 92)، في الجيل الثالث - ثماني الصيغة الصبغية، الخ.

ومع ذلك، فإن أبعاد الخلية حقيقية النواة ليست غير محدودة، بل يجب أن تتقلب بين 10-100 ميكرون، لأنه مع أحجام الخلايا الأصغر لن تحتوي على المجموعة الكاملة من المواد والهياكل اللازمة لحياتها، ومع الأحجام الأكبر، فإن الإمداد الموحد من الخلية بالأكسجين وثاني أكسيد الكربون والماء والمواد الضرورية الأخرى. وعليه فإن حجم النواة التي توجد فيها الكروموسومات لا يمكن أن يتجاوز 1/5-1/10 من حجم الخلية، وفي حالة انتهاك هذه الشروط لن تعود الخلية قادرة على الوجود. وبالتالي، بالنسبة للتكاثر الجنسي، من الضروري إجراء تخفيض أولي في عدد الكروموسومات، والتي سيتم استعادتها أثناء الإخصاب، والتي يتم ضمانها من خلال عملية انقسام الخلايا المنصفية.

يجب أيضًا أن يكون التخفيض في عدد الكروموسومات مرتبًا ومكافئًا بشكل صارم، لأنه إذا لم يكن لدى الكائن الحي الجديد أزواج كاملة من الكروموسومات مع عددها الطبيعي الإجمالي، فإما أنه لن يكون قابلاً للحياة، أو سيصاحب ذلك تطور امراض خطيرة.

وبالتالي، يضمن الانقسام الاختزالي انخفاضًا في عدد الكروموسومات، التي يتم استعادتها أثناء الإخصاب، مما يحافظ على الثبات العام للنمط النووي.

التوالد العذري والاقتران هما شكلان خاصان من التكاثر الجنسي. في التوالد العذري، أو التطور البكر، يتطور كائن حي جديد من بيضة غير مخصبة، كما هو الحال في برغوث الماء، ونحل العسل، وبعض السحالي الصخرية. في بعض الأحيان يتم تحفيز هذه العملية عن طريق إدخال الحيوانات المنوية من كائنات حية من نوع آخر.

في عملية الاقتران، التي هي سمة، على سبيل المثال، من الشركات العملاقة، يتبادل الأفراد أجزاء من المعلومات الوراثية ثم يتكاثرون لا جنسيا. بالمعنى الدقيق للكلمة، الاقتران هو عملية جنسية وليس مثالا على التكاثر الجنسي.

يتطلب وجود التكاثر الجنسي إنتاج نوعين على الأقل من الخلايا الجرثومية: الذكور والإناث. تسمى الكائنات الحيوانية التي تنتج فيها الخلايا التناسلية الذكرية والأنثوية من أفراد مختلفين ثنائي المسكن,في حين أن تلك القادرة على إنتاج كلا النوعين من الأمشاج - خنثى.تعتبر الخنوثة من سمات العديد من الديدان المسطحة والحلقية وبطنيات الأقدام.

تسمى النباتات التي توجد فيها أزهار ذكرية وأنثوية أو أعضاء جنسية متقابلة أخرى على أفراد مختلفين ثنائي المسكن,والحصول على كلا النوعين من الزهور في نفس الوقت - أحادي المسكن.

يضمن التكاثر الجنسي ظهور التنوع الوراثي في النسل، والذي يعتمد على الانقسام الاختزالي وإعادة تركيب جينات الوالدين أثناء الإخصاب. تضمن مجموعات الجينات الأكثر نجاحًا تكيفًا أفضل للأحفاد مع البيئة وبقائهم واحتمال أكبر لنقل معلوماتهم الوراثية إلى الأجيال اللاحقة. تؤدي هذه العملية إلى تغييرات في خصائص وخصائص الكائنات الحية، وفي النهاية، إلى تكوين أنواع جديدة في عملية الانتقاء الطبيعي التطوري.

وفي الوقت نفسه، يتم استخدام المادة والطاقة بشكل غير فعال أثناء التكاثر الجنسي، حيث تضطر الكائنات الحية في كثير من الأحيان إلى إنتاج ملايين الأمشاج، ولكن يتم استخدام عدد قليل منها فقط أثناء الإخصاب. بالإضافة إلى ذلك، يجب إنفاق الطاقة على توفير شروط أخرى. على سبيل المثال، تشكل النباتات الزهور وتنتج الرحيق لجذب الحيوانات، التي تنقل حبوب اللقاح إلى الأجزاء الأنثوية من الزهور الأخرى، وتنفق الحيوانات الكثير من الوقت والطاقة في البحث عن الأزواج والتودد. ثم عليك أن تنفق الكثير من الطاقة لرعاية النسل، لأنه عندما يحدث التكاثر الجنسي، غالبا ما يكون النسل صغيرا جدا في البداية أن الكثير منهم يموتون من الحيوانات المفترسة أو الجوع أو ببساطة بسبب الظروف غير المواتية. ونتيجة لذلك، مع التكاثر اللاجنسي، يكون استهلاك الطاقة أقل بكثير. مع ذلك التكاثر الجنسيلديه ميزة واحدة على الأقل لا تقدر بثمن - التباين الوراثي للنسل.

يستخدم البشر التكاثر اللاجنسي والجنسي على نطاق واسع في الزراعة وتربية حيوانات الزينة وإنتاج المحاصيل وغيرها من المجالات لتطوير أصناف نباتية وسلالات حيوانية جديدة والحفاظ على السمات ذات القيمة الاقتصادية وزيادة عدد الأفراد بسرعة.

في التكاثر اللاجنسي للنباتات، إلى جانب الطرق التقليدية - القطع والتطعيم والتكاثر بالطبقات، تحتل الأساليب الحديثة المرتبطة باستخدام زراعة الأنسجة مكانة رائدة تدريجيًا. وفي هذه الحالة يتم الحصول على نباتات جديدة من أجزاء صغيرة من النبات الأم (خلايا أو قطع من الأنسجة) نمت على وسط غذائي يحتوي على جميع العناصر الغذائية والهرمونات اللازمة للنبات. تتيح هذه الطرق ليس فقط نشر الأصناف النباتية ذات السمات القيمة بسرعة، مثل البطاطس المقاومة لفيروس التفاف الأوراق، ولكن أيضًا الحصول على كائنات حية غير مصابة بالفيروسات ومسببات الأمراض النباتية الأخرى. كما تشكل زراعة الأنسجة الأساس لإنتاج ما يسمى بالكائنات المعدلة وراثيا أو المعدلة وراثيا، فضلا عن تهجين الخلايا النباتية الجسدية التي لا يمكن تهجينها بأي طريقة أخرى.

معبر النبات أصناف مختلفةيجعل من الممكن الحصول على كائنات حية ذات مجموعات جديدة من السمات ذات القيمة الاقتصادية. للقيام بذلك، يتم استخدام التلقيح مع حبوب اللقاح للنباتات من نفس النوع أو نوع آخر أو حتى جنس. وتسمى هذه الظاهرة التهجين البعيد.

نظرًا لأن الحيوانات العليا لا تمتلك القدرة على التكاثر اللاجنسي الطبيعي، فإن طريقتها الرئيسية في التكاثر هي الطريقة الجنسية. للقيام بذلك، يتم استخدام عبور الأفراد من نفس النوع (السلالة) والتهجين بين الأنواع، مما ينتج مثل هذه الهجينة المعروفة مثل البغل والهيني، اعتمادًا على الأنواع التي تم أخذها كأمهات - حمار وحصان. ومع ذلك، فإن الهجينة متعددة الأنواع غالبًا ما تكون عقيمة، أي غير قادرة على إنتاج ذرية، لذلك يجب تربيتها من جديد في كل مرة.

ويستخدم التوالد العذري الاصطناعي أيضًا في تكاثر حيوانات المزرعة. تسبب عالم الوراثة الروسي المتميز B. L. Astaurov، من خلال زيادة درجة الحرارة، في زيادة إنتاج دودة القز الأنثوية، التي تنسج شرانق من خيط أرق وأكثر قيمة من الذكور.

يمكن أيضًا اعتبار الاستنساخ تكاثرًا لا جنسيًا، لأنه يستخدم نواة خلية جسدية، والتي يتم إدخالها في بويضة مخصبة بنواة مقتولة. يجب أن يكون الكائن الحي النامي نسخة أو استنساخًا لكائن موجود بالفعل.

التسميد في النباتات الزهرية والفقاريات

التخصيبهي عملية اندماج الخلايا الجرثومية الذكرية والأنثوية لتكوين الزيجوت.

أثناء عملية الإخصاب، يتم التعرف على الأمشاج الذكرية والأنثوية والاتصال الجسدي بها أولاً، ثم يتم دمج السيتوبلازم الخاص بها، وفقط في المرحلة الأخيرة يتم توحيد المادة الوراثية. التسميد يسمح بالترميم مجموعة ثنائية الصبغيةالكروموسومات، تنخفض أثناء تكوين الخلايا الجرثومية.

في أغلب الأحيان في الطبيعة، يحدث الإخصاب مع الخلايا التناسلية الذكرية لكائن آخر، ولكن في عدد من الحالات يكون اختراق الحيوانات المنوية ممكنًا أيضًا - الإخصاب الذاتي.من وجهة نظر تطورية، فإن الإخصاب الذاتي أقل فائدة، لأنه في هذه الحالة يكون احتمال ظهور مجموعات جينية جديدة ضئيلا. لذلك، حتى في معظم الكائنات الخنثى، يحدث الإخصاب المتبادل. هذه العملية متأصلة في كل من النباتات والحيوانات، ولكن هناك عدد من الاختلافات في مسارها في الكائنات الحية المذكورة أعلاه.

وهكذا، في النباتات المزهرة، يسبق الإخصاب التلقيح- نقل حبوب اللقاح المحتوية على الخلايا التناسلية الذكرية - الحيوانات المنوية - إلى ميسم المدقة. هناك تنبت وتشكل أنبوب حبوب اللقاح مع اثنين من الحيوانات المنوية تتحرك على طوله. بعد وصولها إلى كيس الجنين، تندمج إحدى الحيوانات المنوية مع البويضة لتشكل اللاقحة، وتندمج الأخرى مع الخلية المركزية (2n)، مما يؤدي لاحقًا إلى تكوين الأنسجة المخزنة للسويداء الثانوي. وتسمى طريقة الإخصاب هذه الإخصاب المزدوج(الشكل 3.4).

في الحيوانات، وخاصة الفقاريات، يسبق الإخصاب تقارب الأمشاج، أو التلقيح.يتم تسهيل نجاح التلقيح من خلال تزامن إطلاق الخلايا التناسلية الذكرية والأنثوية، بالإضافة إلى إطلاق البويضات مواد كيميائية محددة لتسهيل توجيه الحيوانات المنوية في الفضاء.

عند تربية النباتات المزروعة والحيوانات الأليفة، تهدف الجهود البشرية بشكل أساسي إلى الحفاظ على السمات ذات القيمة الاقتصادية وزيادتها، في حين يتم تقليل مقاومة هذه الكائنات للظروف البيئية وقابليتها للحياة بشكل عام. وبالإضافة إلى ذلك، فإن فول الصويا والعديد من المحاصيل الأخرى ذاتية التلقيح، لذا فإن التدخل البشري ضروري لتطوير أصناف جديدة. وقد تنشأ أيضًا صعوبات في عملية الإخصاب نفسها، إذ قد تكون لدى بعض النباتات والحيوانات جينات العقم.

يتم إنتاجه في النباتات لأغراض التكاثر التلقيح الاصطناعي،حيث تتم إزالة الأسدية من الزهور، ثم يتم وضع حبوب اللقاح من الزهور الأخرى على مياسم المدقات وتغطى الزهور الملقحة بأغطية عازلة لمنع التلقيح بواسطة حبوب لقاح النباتات الأخرى. في بعض الحالات، يتم إجراء التلقيح الاصطناعي لزيادة الإنتاجية، حيث أن البذور والفواكه لا تتطور من مبيض الزهور غير الملقحة. وقد تم استخدام هذه التقنية سابقًا في محاصيل عباد الشمس.

مع التهجين البعيد، خاصة إذا كانت النباتات تختلف في عدد الكروموسومات، يصبح الإخصاب الطبيعي إما مستحيلا تماما، أو بالفعل في انقسام الخلية الأول، ينتهك انحراف الكروموسوم ويموت الكائن الحي. وفي هذه الحالة يتم الإخصاب في ظروف صناعية، وفي بداية الانقسام تعالج الخلية بمادة الكولشيسين، وهي مادة تدمر مغزل الانقسام، بينما تتوزع الكروموسومات في جميع أنحاء الخلية، ومن ثم تتشكل نواة جديدة بمادة الكولشيسين. ضعف عدد الكروموسومات، ولا تنشأ مثل هذه المشاكل أثناء الانقسامات اللاحقة. وهكذا، تم إنشاء الهجين الفجل والملفوف G. D. Karpechenko و Triticale، وهو هجين عالي الإنتاجية من القمح والجاودار.

تواجه الأنواع الرئيسية من حيوانات المزرعة حواجز أمام الإخصاب أكثر من النباتات، مما يجبر البشر على اتخاذ تدابير جذرية. يستخدم التلقيح الاصطناعي بشكل رئيسي عند تربية سلالات قيمة من الماشية، عندما يكون من الضروري الحصول على أكبر عدد ممكن من النسل من أب واحد. في هذه الحالات السائل المنوييتم جمعها وخلطها بالماء ووضعها في أمبولات، ومن ثم، حسب الضرورة، يتم إدخالها في الجهاز التناسلي للإناث. في المزارع السمكية، أثناء التلقيح الاصطناعي للأسماك، يتم خلط الحيوانات المنوية الذكرية التي يتم الحصول عليها من الحليب مع الكافيار في حاويات خاصة. يتم بعد ذلك إطلاق الصغار الذين يتم تربيتهم في أقفاص خاصة إلى الخزانات الطبيعية واستعادة أعداد سمك الحفش، على سبيل المثال، في بحر قزوين وعلى نهر الدون.

وهكذا، فإن التلقيح الاصطناعي يخدم البشر في الحصول على أصناف جديدة عالية الإنتاجية من النباتات والسلالات الحيوانية، فضلا عن زيادة إنتاجيتها واستعادة التجمعات الطبيعية.

الإخصاب الخارجي والداخلي

في الحيوانات، يتم التمييز بين الإخصاب الخارجي والداخلي. في التسميد الخارجييتم إخراج الخلايا التناسلية الأنثوية والذكورية، حيث تتم عملية اندماجها، كما هو الحال، على سبيل المثال، في الحلقيات، وذوات الصدفتين، والرخويات عديمة الجمجمة، ومعظم الأسماك والعديد من البرمائيات. على الرغم من أن الأمر لا يتطلب جمع الأفراد المتكاثرين، إلا أنه في الحيوانات المتنقلة، من الممكن ليس فقط أن يجتمعوا معًا، ولكن أيضًا أن يتجمعوا معًا، كما هو الحال أثناء تفريخ الأسماك.

التسميد الداخلييرتبط بإدخال المنتجات التناسلية الذكرية إلى الجهاز التناسلي للأنثى، ويتم إطلاق البويضة المخصبة بالفعل. غالبًا ما تحتوي على أغشية كثيفة تمنعها من التلف واختراق الحيوانات المنوية اللاحقة. الإخصاب الداخلي هو سمة الغالبية العظمى من الحيوانات الأرضية، على سبيل المثال، الديدان المفلطحة والديدان المستديرة، والعديد من المفصليات وبطنيات الأقدام، والزواحف والطيور والثدييات، فضلا عن عدد من البرمائيات. ويوجد أيضًا في بعض الحيوانات المائية، بما في ذلك رأسيات الأرجل والأسماك الغضروفية.

وهناك أيضًا نوع وسيط من الإخصاب - خارجي-داخلي،حيث تلتقط الأنثى المنتجات الجنسية التي تركها الذكر خصيصًا على بعض الركائز، كما يحدث في بعض المفصليات والبرمائيات الذيلية. يمكن اعتبار الإخصاب الخارجي الداخلي بمثابة انتقال من الخارجي إلى الداخلي.

كل من الإخصاب الخارجي والداخلي لهما مزايا وعيوب. وهكذا، أثناء الإخصاب الخارجي، يتم إطلاق الخلايا الجرثومية في الماء أو الهواء، ونتيجة لذلك تموت الغالبية العظمى منها. ومع ذلك، فإن هذا النوع من الإخصاب يضمن وجود التكاثر الجنسي في الحيوانات الملتصقة والمستقرة مثل ذوات الصدفتين والرخويات عديمة الجمجمة. أثناء الإخصاب الداخلي، يكون فقدان الأمشاج، بالطبع، أقل بكثير، ولكن في هذه الحالة، يتم إنفاق المادة والطاقة على العثور على شريك، وغالبًا ما يكون النسل الذي يولد صغيرًا جدًا وضعيفًا ويتطلب رعاية أبوية طويلة الأمد .

النشأة وأنماطها المتأصلة

النشوء(من اليونانية على- موجود و منشأ- الظهور والأصل) هي عملية التطور الفردي للكائن الحي منذ الولادة وحتى الموت. تم تقديم هذا المصطلح في عام 1866 من قبل العالم الألماني إي هيكل (1834-1919).

تعتبر ولادة الكائن الحي بمثابة تكوين للبيضة الملقحة نتيجة لتخصيب البويضة بواسطة الحيوان المنوي، على الرغم من أنه أثناء التوالد العذري لا يتم تشكيل الزيجوت على هذا النحو. أثناء عملية التولد، يحدث نمو وتمايز وتكامل أجزاء من الكائن الحي النامي. التفاضل(من اللات. التفاضلي- الاختلاف) هي عملية ظهور الاختلافات بين الأنسجة والأعضاء المتجانسة، وتغيراتها أثناء نمو الفرد، مما يؤدي إلى تكوين أنسجة وأعضاء متخصصة.

أنماط التولد هي موضوع الدراسة علم الأجنة(من اليونانية جنين- الجنين و شعار- كلمة علم). تم تقديم مساهمة كبيرة في تطويرها من قبل العلماء الروس K. Baer (1792-1876)، الذين اكتشفوا بيضة الثدييات ووضع الأدلة الجنينية كأساس لتصنيف الفقاريات، A. O. Kovalevsky (1849-1901) وI. I. Mechnikov (1845) -1916 ) - مؤسسو نظرية الطبقات الجرثومية وعلم الأجنة المقارن، وكذلك أ.ن.سيفيرتسوف (1866-1936)، الذين طرحوا نظرية ظهور خصائص جديدة في أي مرحلة من مراحل التطور.

التطور الفردي هو سمة مميزة فقط للكائنات متعددة الخلايا، حيث أن النمو والتطور في الكائنات أحادية الخلية ينتهي عند مستوى خلية واحدة، والتمايز غائب تمامًا. يتم تحديد مسار التولد من خلال البرامج الجينية الثابتة في عملية التطور، أي أن التولد هو تكرار موجز للتطور التاريخي لنوع معين، أو السلالة.

على الرغم من التبديل الحتمي للمجموعات الفردية من الجينات أثناء التطور الفردي، فإن جميع التغييرات في الجسم تحدث تدريجيًا ولا تنتهك سلامته، ومع ذلك، فإن أحداث كل مرحلة سابقة لها تأثير كبير على مسار المراحل اللاحقة من التطور. وبالتالي، فإن أي اضطرابات في عملية التطوير يمكن أن تؤدي إلى انقطاع عملية تكوين الجنين في أي مرحلة، كما يحدث في كثير من الأحيان مع الأجنة (ما يسمى بالإجهاض).

وبالتالي، فإن عملية التولد تتميز بوحدة المكان ووقت العمل، لأنها مرتبطة ارتباطا وثيقا بجسم الفرد وتستمر في اتجاه واحد.

التطور الجنيني وما بعد الجنيني للكائنات الحية

فترات التطور

هناك عدة فترات من التطور الجنيني، ولكن في أغلب الأحيان يتم تمييز الفترات الجنينية وما بعد الجنينية في تكوين الحيوانات.

الفترة الجنينيةيبدأ بتكوين اللاقحة أثناء عملية الإخصاب وينتهي بولادة الكائن الحي أو انطلاقه من أغشية الجنين (البويضة).

فترة ما بعد الجنينيستمر من الولادة حتى وفاة الكائن الحي. في بعض الأحيان يتم عزلهم الفترة الجنينيةأو نشأة,والتي تشمل تكوين الأمشاج والإخصاب.

التطور الجنينيأو التطور الجنيني، في الحيوانات والبشر ينقسم إلى عدد من المراحل: التفتت، المعيدة، تكوين الأنسجة والأعضاء،و فترة الجنين المتمايز.

ينفصلهي عملية الانقسام الانقسامي للزيجوت إلى خلايا أصغر وأصغر - القسيمات المتفجرة (الشكل 3.5). أولاً، يتم تشكيل خليتين، ثم أربع، وثمانية، وما إلى ذلك. ويرجع الانخفاض في حجم الخلية بشكل أساسي إلى حقيقة أنه في الطور البيني من دورة الخلية، لأسباب مختلفة، لا توجد فترة Gj، حيث يتم زيادة في ينبغي أن يحدث حجم الخلايا الابنة. تشبه هذه العملية كسر الجليد، ولكنها ليست فوضوية، ولكنها منظمة بشكل صارم. على سبيل المثال، عند البشر، يكون هذا التجزئة ثنائيًا، أي متماثلًا ثنائيًا. نتيجة للتجزئة والاختلاف اللاحق للخلايا، بلاستولا- جنين متعدد الخلايا أحادي الطبقة، وهو عبارة عن كرة مجوفة، تتكون جدرانها من خلايا - بلاتوميرات، ويمتلئ التجويف بداخله بالسائل ويسمى القيلة الأريمية.

المعدةتسمى عملية تكوين جنين ذو طبقتين أو ثلاث طبقات - المعدة(من اليونانية جاستر- المعدة) والذي يحدث مباشرة بعد تكوين الأريمة. تتم عملية المعدة عن طريق حركة الخلايا ومجموعاتها بالنسبة لبعضها البعض، على سبيل المثال، عن طريق غزو أحد جدران الأريمة. بالإضافة إلى طبقتين أو ثلاث طبقات من الخلايا، تحتوي المعدة أيضًا على فم رئيسي - مثقوب.

تسمى طبقات خلايا المعدة طبقات جرثومية.هناك ثلاث طبقات جرثومية: الأديم الظاهر والأديم المتوسط والأديم الباطن. الأديم الظاهر(من اليونانية ectos- خارج، خارج و الأدمة- الجلد) هي الطبقة الجرثومية الخارجية، الأديم المتوسط(من اليونانية متوسط- متوسط، متوسط) - متوسط، و الأديم الباطن(من اليونانية com.entos- داخل) - داخلي.

على الرغم من أن جميع خلايا الكائن الحي النامي تنشأ من خلية واحدة - الزيجوت - وتحتوي على نفس مجموعة الجينات، أي أنها مستنسخات لها، حيث أنها تتشكل نتيجة الانقسام الانقسامي، عملية المعدة يرافقه تمايز الخلايا. يرجع التمايز إلى تبديل مجموعات الجينات في أجزاء مختلفة من الجنين وتوليف بروتينات جديدة، مما يحدد الوظائف المحددة للخلية ويترك بصمة على بنيتها.

يتأثر تخصص الخلايا بقرب الخلايا الأخرى، وكذلك بالخلفية الهرمونية. على سبيل المثال، إذا تم زرع الجزء الذي يتطور عليه الحبل الظهري من جنين ضفدع إلى آخر، فسيؤدي ذلك إلى تكوين بداية الجهاز العصبي في المكان الخطأ، وسيبدأ تشكيل نوع من الجنين المزدوج. وتسمى هذه الظاهرة التحريض الجنيني.

تكوين الأنسجةاستدعاء عملية تكوين الأنسجة الناضجة المتأصلة في الجسم البالغ، و تكوين الأعضاء- عملية تكوين الأعضاء.

في عملية تكوين الأنسجة والأعضاء، تتشكل ظهارة الجلد ومشتقاتها (الشعر والأظافر والمخالب والريش) وظهارة الفم ومينا الأسنان والمستقيم والجهاز العصبي والأعضاء الحسية والخياشيم وما إلى ذلك من الأديم الظاهر. من الأديم الباطن هي الأمعاء، ويرتبط بها الغدد (الكبد والبنكرياس)، وكذلك الرئتين. وينتج الأديم المتوسط جميع أنواع الأنسجة الضامة، بما في ذلك الأنسجة العظمية والغضروفية للهيكل العظمي، والأنسجة العضلية العضلات الهيكلية، الدورة الدموية، العديد من الغدد الصماء، الخ.

إن وضع الأنبوب العصبي على الجانب الظهري لجنين الحبليات يرمز إلى بداية مرحلة متوسطة أخرى من التطور - الخلايا العصبية(نوفولات. العصبية,سوف يقلل من اليونانية. الخلايا العصبية- عصب). ويصاحب هذه العملية أيضًا تكوين مجموعة معقدة من الأعضاء المحورية، مثل الحبل الظهري.

بعد حدوث تكوين الأعضاء، تبدأ الدورة الشهرية جنين متمايزوالذي يتميز باستمرار تخصص خلايا الجسم والنمو السريع.

في العديد من الحيوانات، أثناء التطور الجنيني، تظهر الأغشية الجنينية والأعضاء المؤقتة الأخرى التي لا تفيد في التطور اللاحق، على سبيل المثال، المشيمة والحبل السري وما إلى ذلك.

ينقسم تطور ما بعد الجنين للحيوانات وفقًا لقدرتها على التكاثر إلى فترات ما قبل الإنجاب (الأحداث)، والتكاثر، وما بعد الإنجاب.

فترة الأحداثيستمر من الولادة حتى البلوغ، ويتميز بالنمو المكثف وتطور الجسم.

يحدث نمو الجسم بسبب زيادة عدد الخلايا بسبب الانقسام وزيادة حجمها. هناك نوعان رئيسيان من النمو: محدود وغير محدود. محدود،أو نمو مغلقيحدث فقط خلال فترات معينة من الحياة، خاصة قبل البلوغ. إنه نموذجي لمعظم الحيوانات. على سبيل المثال، ينمو الشخص بشكل رئيسي حتى سن 13-15 عامًا، على الرغم من أن التكوين النهائي للجسم يحدث قبل سن 25 عامًا. غير محدود،أو نمو مفتوحيستمر طوال حياة الفرد، كما هو الحال في النباتات وبعض الأسماك. وهناك أيضًا نمو دوري وغير دوري.

يتم التحكم في عمليات النمو عن طريق الغدد الصماء أو النظام الهرموني: في البشر، يتم تسهيل الزيادة في الحجم الخطي للجسم عن طريق إطلاق الهرمون الموجه للغدد التناسلية، بينما تقوم الهرمونات الموجهة للغدد التناسلية بقمعه إلى حد كبير. تم اكتشاف آليات مماثلة في الحشرات، التي لديها هرمون خاص للأحداث وهرمون طرح الريش.

في النباتات الزهرية، يحدث التطور الجنيني بعد الإخصاب المزدوج، حيث يقوم أحد الحيوانات المنوية بتخصيب البويضة، ويقوم الثاني بتخصيب الخلية المركزية. ينتج اللاقحة جنينًا يخضع لسلسلة من الانقسامات. بعد الانقسام الأول يتكون الجنين نفسه من خلية واحدة، ويتكون المعلق من الخلية الثانية، ومن خلالها يتم إمداد الجنين بالعناصر الغذائية. تؤدي الخلية المركزية إلى ظهور السويداء ثلاثي الصيغة الصبغية، الذي يحتوي على العناصر الغذائية اللازمة لنمو الجنين (الشكل 3.7).

غالبًا ما يتم فصل التطور الجنيني وما بعد الجنيني للنباتات البذرية في الوقت المناسب لأنها تتطلب شروطًا محددة للإنبات. تنقسم فترة ما بعد الجنين في النباتات إلى فترات نباتية وتوليدية وشيخوخة. خلال الفترة الخضرية، تزداد الكتلة الحيوية للنبات، وخلال الفترة التوليدية، تكتسب القدرة على التكاثر الجنسي (في النباتات البذرية، للإزهار والإثمار)، بينما خلال فترة الشيخوخة، يتم فقدان القدرة على التكاثر.

دورات الحياة وتعاقب الأجيال

لا تكتسب الكائنات الحية المتكونة حديثًا القدرة على إعادة إنتاج نوعها على الفور.

دورة الحياة- مجموعة من مراحل النمو تبدأ من البيضة الملقحة وبعدها يصل الكائن إلى مرحلة النضج ويكتسب القدرة على التكاثر.

في دورة الحياة، هناك تناوب في مراحل النمو مع مجموعات الكروموسومات أحادية الصيغة الصبغية وثنائية الصيغة الصبغية، بينما في النباتات والحيوانات العليا تسود المجموعة الثنائية الصبغية، وفي النباتات والحيوانات السفلية، بالعكس.

يمكن أن تكون دورات الحياة بسيطة أو معقدة. على عكس دورة الحياة البسيطة، في دورة الحياة المعقدة، يتناوب التكاثر الجنسي مع التكاثر العذري والتكاثر اللاجنسي. على سبيل المثال، قشريات دافنيا، التي تنتج أجيالًا لا جنسية خلال فصل الصيف، تتكاثر جنسيًا في الخريف. صعبة بشكل خاص دورات الحياةبعض الفطر. في عدد من الحيوانات، يحدث تناوب الأجيال الجنسية وغير الجنسية بانتظام، وتسمى دورة الحياة هذه صحيح.ومن السمات، على سبيل المثال، عدد من قناديل البحر.

يتم تحديد مدة دورة الحياة من خلال عدد الأجيال التي تتطور خلال العام، أو عدد السنوات التي يقوم خلالها الكائن الحي بتطوره. على سبيل المثال، تنقسم النباتات إلى سنوية ومعمرة.

تعد معرفة دورات الحياة ضرورية للتحليل الجيني، لأنه في الحالات أحادية الصيغة الصبغية وثنائية الصيغة الصبغية يتم الكشف عن عمل الجينات بشكل مختلف: في الحالة الأولى هناك فرصة أكبر للتعبير عن جميع الجينات، بينما في الحالة الثانية لا يتم الكشف عن بعض الجينات.

أسباب ضعف نمو الكائنات الحية

إن القدرة على التنظيم الذاتي ومقاومة التأثيرات البيئية الضارة لا تنشأ على الفور في الكائنات الحية. أثناء التطور الجنيني وما بعد الجنيني، عندما لم يتم تشكيل العديد من أنظمة الدفاع في الجسم بعد، تكون الكائنات الحية عادة عرضة للعوامل الضارة. لذلك، في الحيوانات والنباتات، يكون الجنين محميًا بأغشية خاصة أو بجسم الأم نفسه. إما أن تكون مجهزة بأنسجة مغذية خاصة أو تتلقى العناصر الغذائية مباشرة من جسم الأم. ومع ذلك، فإن التغيرات في الظروف الخارجية يمكن أن تسرع أو تبطئ نمو الجنين وحتى تسبب اضطرابات مختلفة.

تسمى العوامل التي تسبب انحرافات في تطور الجنين تأثيرات مسخية،أو المسخات.اعتمادا على طبيعة هذه العوامل، يتم تقسيمها إلى فيزيائية وكيميائية وبيولوجية.

ل العوامل الفيزيائيةويشمل ذلك، في المقام الأول، الإشعاعات المؤينة، التي تثير طفرات عديدة في الجنين قد تكون غير متوافقة مع الحياة.

المواد الكيميائيةالمسخات هي معادن ثقيلة، البنزوبيرين المنبعثة من السيارات و المؤسسات الصناعيةوالفينولات وعدد من الأدوية والكحول والمخدرات والنيكوتين.

إن تعاطي الوالدين للكحول والمخدرات وتدخين التبغ له تأثير ضار بشكل خاص على نمو الجنين البشري، لأن الكحول والنيكوتين يثبطان التنفس الخلوي. يؤدي عدم كفاية إمدادات الأكسجين إلى الجنين إلى تكوين عدد أقل من الخلايا في الأعضاء النامية، وتكون الأعضاء متخلفة. الأنسجة العصبية حساسة بشكل خاص لنقص الأكسجين. غالبًا ما يؤدي تعاطي الكحول والمخدرات وتدخين التبغ وتعاطي المخدرات من قبل الأم الحامل إلى ضرر لا يمكن إصلاحه للجنين وولادة أطفال مصابين بعد ذلك. التأخر العقليأو التشوهات الخلقية.

3.4. الوراثة ومهامها. الوراثة والتقلب هي خصائص الكائنات الحية. المفاهيم الوراثية الأساسية.

الوراثة ومهامها

سمح التقدم في العلوم الطبيعية وبيولوجيا الخلية في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر لعدد من العلماء بوضع افتراضات حول وجود بعض العوامل الوراثية التي تحدد، على سبيل المثال، تطور الأمراض الوراثية، ولكن هذه الافتراضات لم تكن مدعومة بالأدلة ذات الصلة. حتى نظرية شمولية التخلق داخل الخلايا التي صاغها ه. دي فريس في عام 1889، والتي افترضت وجود بعض "البانجينات" في نواة الخلية التي تحدد الميول الوراثية للكائن الحي، وإطلاق تلك التي تحدد الميول الوراثية للكائن الحي في البروتوبلازم فقط. نوع الخلية، لا يمكن أن يغير الوضع، وكذلك نظرية "البلازما الجرثومية" التي كتبها أ. وايزمان، والتي بموجبها لا يتم توريث الخصائص المكتسبة أثناء عملية تكوين الجينات.

فقط أعمال الباحث التشيكي ج. مندل (1822-1884) أصبحت حجر الأساس لعلم الوراثة الحديث. ومع ذلك، على الرغم من أن أعماله تم الاستشهاد بها في المنشورات العلمية، إلا أن معاصريه لم ينتبهوا إليها. وفقط إعادة اكتشاف أنماط الميراث المستقل من قبل ثلاثة علماء في وقت واحد - E. Chermak، K. Correns و X. de Vries - أجبر المجتمع العلمي على اللجوء إلى أصول علم الوراثة.

علم الوراثةهو العلم الذي يدرس أنماط الوراثة والتباين وطرق إدارتها.

مهام علم الوراثةعلى المرحلة الحديثةهي دراسة الخصائص النوعية والكمية للمادة الوراثية، وتحليل بنية وأداء النمط الجيني، وفك رموز البنية الدقيقة للجين وطرق تنظيم نشاط الجينات، والبحث عن الجينات التي تسبب تطور الأمراض البشرية الوراثية وطرق علاجها. "تصحيحها"، وإنشاء جيل جديد من الأدوية مثل لقاحات الحمض النووي، وتصميم كائنات حية ذات خصائص جديدة يمكنها إنتاج الأدوية والمنتجات الغذائية الضرورية للإنسان، باستخدام وسائل الهندسة الوراثية والخلوية، بالإضافة إلى فك رموز الجينوم البشري بشكل كامل.

الوراثة والتقلب - خصائص الكائنات الحية

الوراثةهي قدرة الكائنات الحية على نقل خصائصها وخصائصها عبر سلسلة من الأجيال.

التقلب- قدرة الكائنات الحية على اكتساب خصائص جديدة خلال الحياة.

علامات- هذه هي أي خصائص مورفولوجية أو فسيولوجية أو كيميائية حيوية أو غيرها من خصائص الكائنات الحية التي يختلف بها بعضها عن البعض الآخر، على سبيل المثال لون العين. ملكياتوتسمى أيضًا أي خصائص وظيفية للكائنات الحية، والتي تعتمد على خاصية هيكلية معينة أو مجموعة من الخصائص الأولية.

ويمكن تقسيم خصائص الكائنات الحية إلى جودةو كمي.العلامات النوعية لها مظهران أو ثلاثة مظاهر متناقضة تسمى علامات بديلة,على سبيل المثال، ألوان العيون الزرقاء والبنية، في حين أن الألوان الكمية (إنتاج حليب الأبقار، إنتاج القمح) ليس لها اختلافات محددة بوضوح.

الناقل المادي للوراثة هو الحمض النووي. في حقيقيات النوى، هناك نوعان من الوراثة: النمط الجينيو السيتوبلازمية.يتم موضعة حاملات الوراثة الجينية في النواة وسيتم مناقشتها بشكل أكبر، في حين أن حاملات الوراثة السيتوبلازمية هي جزيئات الحمض النووي الدائرية الموجودة في الميتوكوندريا والبلاستيدات. تنتقل الوراثة السيتوبلازمية بشكل رئيسي مع البويضة، ولذلك تسمى أيضًا الأم.

يتم توطين عدد صغير من الجينات في ميتوكوندريا الخلايا البشرية، ولكن تغيراتها يمكن أن يكون لها تأثير كبير على تطور الكائن الحي، على سبيل المثال، مما يؤدي إلى تطور العمى أو انخفاض تدريجي في الحركة. تلعب البلاستيدات دورًا لا يقل أهمية في حياة النبات. وبالتالي، في بعض مناطق الورقة، قد تكون هناك خلايا خالية من الكلوروفيل، مما يؤدي، من ناحية، إلى انخفاض في إنتاجية النبات، ومن ناحية أخرى، يتم تقييم هذه الكائنات المتنوعة في المناظر الطبيعية الزخرفية. تتكاثر مثل هذه العينات بشكل أساسي لا جنسيًا، نظرًا لأن التكاثر الجنسي غالبًا ما ينتج نباتات خضراء عادية.

طرق الوراثة

الطريقة الهجينة، أو طريقة التهجين، يتكون في اختيار أفراد الوالدين وتحليل النسل. في هذه الحالة، يتم الحكم على النمط الوراثي للكائن الحي من خلال المظاهر المظهرية للجينات الموجودة في النسل التي يتم الحصول عليها من خلال مخطط عبور معين. هذه هي أقدم طريقة إعلامية في علم الوراثة، والتي استخدمها ج. مندل لأول مرة بشكل كامل مع الطريقة الإحصائية. هذه الطريقةلا ينطبق في علم الوراثة البشرية لأسباب أخلاقية.

تعتمد الطريقة الوراثية الخلوية على دراسة النمط النووي: عدد وشكل وحجم كروموسومات الكائن الحي. تتيح لنا دراسة هذه الميزات تحديد أمراض النمو المختلفة.

تسمح لك الطريقة البيوكيميائية بتحديد المحتوى مواد مختلفةفي الجسم، وخاصة زيادتها أو نقصها، بالإضافة إلى نشاط عدد من الإنزيمات.

تهدف الطرق الوراثية الجزيئية إلى تحديد الاختلافات في البنية وفك رموز تسلسل النوكليوتيدات الأولي لأجزاء الحمض النووي قيد الدراسة. أنها تجعل من الممكن تحديد الجينات للأمراض الوراثية حتى في الأجنة، وإثبات الأبوة، وما إلى ذلك.

تتيح لنا الطريقة الإحصائية السكانية تحديد التركيب الوراثي للسكان، وتكرار بعض الجينات والأنماط الجينية، والحمل الجيني، وكذلك تحديد آفاق تطور السكان.

تتيح طريقة تهجين الخلايا الجسدية في الثقافة تحديد توطين بعض الجينات في الكروموسومات أثناء اندماج خلايا الكائنات الحية المختلفة، على سبيل المثال، الفأر والهامستر، والفأر والإنسان، وما إلى ذلك.

المفاهيم الجينية الأساسية والرمزية

الجين- هذا جزء من جزيء الحمض النووي، أو الكروموسوم، الذي يحمل معلومات حول سمة أو خاصية معينة للكائن الحي.

يمكن لبعض الجينات أن تؤثر على ظهور عدة سمات في وقت واحد. وتسمى هذه الظاهرة تعدد الأنماط.على سبيل المثال، الجين الذي يسبب تطور المرض الوراثي العنكبوتي (أصابع العنكبوت) يسبب انحناء العدسة وأمراض العديد من الأعضاء الداخلية.

يحتل كل جين مكانًا محددًا بدقة على الكروموسوم - موضعنظرًا لأن الكروموسومات في الخلايا الجسدية لمعظم الكائنات حقيقية النواة تكون مقترنة (متجانسة)، فإن كل كروموسوم مقترن يحتوي على نسخة واحدة من الجين المسؤول عن سمة معينة. تسمى هذه الجينات أليلية.

غالبًا ما توجد الجينات الأليلية في نسختين - سائدة ومتنحية. مسيطريسمى الأليل الذي يظهر بغض النظر عن الجين الموجود على الكروموسوم الآخر ويمنع تطور السمة المشفرة بواسطة الجين المتنحي. عادة ما يتم تحديد الأليلات السائدة بالحروف الكبيرةالأبجدية اللاتينية (أ، ب، ج ووما إلى ذلك)، والمتنحية - صغيرة (أ، ب، معوإلخ.)- الصفة الوراثية النادرةلا يمكن التعبير عن الأليلات إلا إذا كانت تشغل مواقع على كلا الكروموسومات المقترنة.

يسمى الكائن الحي الذي له نفس الأليلات على الكروموسومات المتماثلة متماثللهذا الجين، أو متماثل (أأ ، أأ، إيه بي بي،aabوما إلى ذلك)، ويسمى الكائن الحي الذي تحتوي فيه الكروموسومات المتماثلة على متغيرات جينية مختلفة - السائدة والمتنحية - متغاير الزيجوتلهذا الجين، أو متغاير الزيجوت (Aa، AaBب إلخ.).

قد يكون لعدد من الجينات ثلاثة أو أكثر من المتغيرات الهيكلية، على سبيل المثال، يتم ترميز فصائل الدم وفقًا لنظام ABO بواسطة ثلاثة أليلات - أنا أ , أنا ب , أنا. وتسمى هذه الظاهرة أليلية متعددة.ومع ذلك، حتى في هذه الحالة، يحمل كل كروموسوم من الزوج أليلًا واحدًا فقط، أي أنه لا يمكن تمثيل جميع المتغيرات الجينية الثلاثة في كائن حي واحد.

الجينوم- مجموعة من الجينات المميزة لمجموعة أحادية الصبغيات من الكروموسومات.

الطراز العرقى- مجموعة من الجينات المميزة لمجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات.

النمط الظاهري- مجموعة خصائص وخصائص الكائن الحي والتي تكون نتيجة تفاعل التركيب الوراثي والبيئة.

وبما أن الكائنات الحية تختلف عن بعضها البعض في العديد من السمات، فلا يمكن تحديد أنماط وراثتها إلا من خلال تحليل صفتين أو أكثر في النسل. يُطلق على التهجين، الذي يتم فيه أخذ الميراث في الاعتبار وإجراء إحصاء كمي دقيق للنسل وفقًا لزوج واحد من الخصائص البديلة، اسم أحادي الهجين,في زوجين - ثنائي الهجين,بواسطة أكثرعلامات - متعدد الهجين.

بناءً على النمط الظاهري للفرد، ليس من الممكن دائمًا تحديد النمط الوراثي للفرد، حيث أن كلاً من الكائن الحي المتماثل في الجين السائد (AA) والمتخالف (Aa) سيكون له مظهر من مظاهر الأليل السائد في النمط الظاهري. لذلك، يتم استخدام التحقق من النمط الوراثي للكائن الحي عن طريق الإخصاب المتبادل اختبار الصليب- التهجين، حيث يتم تهجين كائن حي ذو صفة سائدة مع كائن متماثل الجينات المتنحية. في هذه الحالة، فإن الكائن الحي المتماثل الزيجوت بالنسبة للجين السائد لن ينتج عنه انقسام في النسل، بينما في ذرية الأفراد المتخالفين هناك عدد متساو من الأفراد ذوي السمات السائدة والمتنحية.

تُستخدم الاتفاقيات التالية غالبًا لتسجيل مخططات العبور:

ص (من اللات. Parenta- الآباء) - الكائنات الأم؛

♀ (العلامة الكيميائية لكوكب الزهرة - مرآة بمقبض) - فرد أمومي ؛

♂ (العلامة الكيميائية للمريخ - الدرع والرمح) - فرد الأب؛

س - علامة العبور؛

F 1، F 2، F 3، إلخ. - الهجينة من الأجيال الأولى والثانية والثالثة والأجيال اللاحقة؛

واو - ذرية من تقاطع التحليل.

نظرية الكروموسومات في الوراثة

لم يكن لدى مؤسس علم الوراثة ج. مندل، وكذلك أقرب أتباعه، أدنى فكرة عن الأساس المادي للميول الوراثية أو الجينات. ومع ذلك، بالفعل في 1902-1903، اقترح عالم الأحياء الألماني تي. بوفيري والطالب الأمريكي دبليو ساتون بشكل مستقل أن سلوك الكروموسومات أثناء نضوج الخلية والتخصيب يجعل من الممكن شرح تقسيم العوامل الوراثية وفقًا لمندل، أي في في رأيهم، يجب أن تكون الجينات موجودة على الكروموسومات. أصبحت هذه الافتراضات حجر الزاوية في نظرية الكروموسومات في الوراثة.

في عام 1906، اكتشف علماء الوراثة الإنجليزية W. Bateson و R. Punnett انتهاكًا للفصل المندلي عند عبور البازلاء الحلوة، واكتشف مواطنهم L. Doncaster في تجارب على فراشة عثة عنب الثعلب الميراث المرتبط بالجنس. تتناقض نتائج هذه التجارب بشكل واضح مع نتائج مندل، ولكن إذا أخذنا في الاعتبار أنه بحلول ذلك الوقت كان من المعروف بالفعل أن عدد الخصائص المعروفة للأشياء التجريبية تجاوز بكثير عدد الكروموسومات، وهذا يشير إلى فكرة أن كل كروموسوم يحمل أكثر من واحد يتم توريث الجين وجينات الكروموسوم الواحد معًا.

في عام 1910، بدأت تجارب مجموعة ت. مورغان على كائن تجريبي جديد - ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة. جعلت نتائج هذه التجارب من الممكن بحلول منتصف العشرينات من القرن العشرين صياغة المبادئ الأساسية لنظرية الكروموسومات في الوراثة، وتحديد ترتيب الجينات في الكروموسومات والمسافات بينها، أي رسم الأول خرائط الكروموسومات.

الأحكام الأساسية للنظرية الكروموسومية للوراثة:

1) توجد الجينات على الكروموسومات. الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم يتم توريثها معًا أو ربطها وتسمى مجموعة القابض.عدد مجموعات الارتباط يساوي عدديا مجموعة الكروموسومات الفردية.

يحتل كل جين مكانًا محددًا بدقة على الكروموسوم - وهو موضع.

يتم ترتيب الجينات على الكروموسومات خطيا.

يحدث تعطيل الارتباط الجيني فقط نتيجة للعبور.

تتناسب المسافة بين الجينات الموجودة على الكروموسوم مع نسبة العبور بينها.

الميراث المستقل نموذجي فقط للجينات الموجودة على الكروموسومات غير المتماثلة.

الأفكار الحديثة حول الجين والجينوم

في أوائل الأربعينيات من القرن العشرين، توصل جي. بيدل وإي. الجين - إنزيم واحد ".

ومع ذلك، بالفعل في عام 1961 F. Jacob، J.-L. تمكن Monod و A. Lvov من فك بنية جين E. coli ودراسة تنظيم نشاطه. ولهذا الاكتشاف حصلوا على جائزة نوبل في الفسيولوجيا أو الطب عام 1965.

في عملية البحث، بالإضافة إلى الجينات الهيكلية التي تتحكم في تطور بعض السمات، تمكنوا من تحديد الجينات التنظيمية، والتي تتمثل وظيفتها الرئيسية في إظهار السمات المشفرة بواسطة جينات أخرى.

هيكل الجين بدائية النواة.يمتلك الجين الهيكلي بدائيات النوى بنية معقدة، لأنه يتضمن مناطق تنظيمية وتسلسلات ترميزية. تشمل المناطق التنظيمية المروج والمشغل والفاصل (الشكل 3.8). المروجينتسمى منطقة الجين التي يرتبط بها إنزيم بوليميراز RNA، والتي تضمن تخليق mRNA أثناء النسخ. مع المشغل أو العامل،تقع بين المروج والتسلسل الهيكلي، يمكن ربطها بروتين مثبطلا يسمح لبوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA) بالبدء في قراءة المعلومات الوراثية من تسلسل الترميز، وإزالته فقط هي التي تسمح ببدء النسخ. عادة ما يتم ترميز بنية المثبط في جين تنظيمي موجود في جزء آخر من الكروموسوم. تنتهي قراءة المعلومات عند قسم من الجين يسمى فاصل.

تسلسل الترميزيحتوي الجين الهيكلي على معلومات حول تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين المقابل. يسمى تسلسل الترميز في بدائيات النوى سيسترونوم,ومجموع المناطق الترميزية والتنظيمية للجين بدائيات النواة - أوبرا.بشكل عام، تحتوي بدائيات النوى، والتي تشمل الإشريكية القولونية، على عدد صغير نسبيًا من الجينات الموجودة على كروموسوم دائري واحد.

قد يحتوي السيتوبلازم في بدائيات النوى أيضًا على جزيئات DNA صغيرة دائرية أو مفتوحة تسمى البلازميدات.البلازميدات قادرة على الاندماج في الكروموسومات والانتقال من خلية إلى أخرى. وقد تحمل معلومات حول الخصائص الجنسية، والقدرة المرضية، ومقاومة المضادات الحيوية.

هيكل الجين حقيقي النواة.على عكس بدائيات النوى، لا تحتوي الجينات حقيقية النواة على بنية أوبون، لأنها لا تحتوي على عامل، وكل جين هيكلي يرافقه فقط محفز وفاصل. بالإضافة إلى ذلك، توجد مناطق مهمة في الجينات حقيقية النواة ( الإكسونات) بالتناوب مع تلك غير الهامة ( الإنترونات) ، والتي يتم نسخها بالكامل إلى mRNA ثم يتم استئصالها أثناء نضوجها. يتمثل الدور البيولوجي للإنترونات في تقليل احتمالية حدوث طفرات في مناطق مهمة. يعد تنظيم الجينات في حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا بكثير من ذلك الموصوف في بدائيات النوى.

الجينات البشرية.في كل خلية بشرية، تحتوي الكروموسومات الـ 46 على حوالي 2 متر من الحمض النووي، معبأة بإحكام في حلزون مزدوج، يتكون من حوالي 3.2 × 10 9 أزواج من النيوكليوتيدات، مما يوفر حوالي 10 1900000000 مجموعة فريدة محتملة. ومع نهاية الثمانينات من القرن العشرين، تم تحديد موقع ما يقرب من 1500 جين بشري، لكن عددها الإجمالي قدر بحوالي 100 ألف، حيث أن لدى الإنسان ما يقرب من 10 آلاف مرض وراثي وحده، ناهيك عن عدد البروتينات المختلفة. الموجودة في الخلايا.

في عام 1988، تم إطلاق المشروع الدولي للجينوم البشري، والذي انتهى مع بداية القرن الحادي والعشرين بفك تشفير كامل لتسلسل النوكليوتيدات. لقد جعل من الممكن أن نفهم أن شخصين مختلفين لديهما تسلسلات نيوكليوتيدات متشابهة بنسبة 99.9٪، وأن نسبة 0.1٪ المتبقية فقط هي التي تحدد فرديتنا. في المجموع، تم اكتشاف ما يقرب من 30-40 ألف جين هيكلي، ولكن بعد ذلك انخفض عددهم إلى 25-30 ألفًا، ومن بين هذه الجينات ليست فريدة من نوعها فحسب، بل تتكرر أيضًا مئات وآلاف المرات. ومع ذلك، فإن هذه الجينات تقوم بتشفير عدد أكبر بكثير من البروتينات، على سبيل المثال عشرات الآلاف من البروتينات الواقية - الغلوبولين المناعي.

إن 97% من الجينوم الخاص بنا عبارة عن "خردة" وراثية موجودة فقط لأنها قادرة على التكاثر بشكل جيد (الحمض النووي الريبي (RNA) الذي يتم نسخه في هذه المناطق لا يغادر النواة أبدًا). على سبيل المثال، من بين جيناتنا لا توجد جينات "بشرية" فحسب، بل هناك أيضًا 60٪ من الجينات المشابهة لجينات ذبابة ذبابة الفاكهة، وما يصل إلى 99٪ من جيناتنا تشبه جينات الشمبانزي.

بالتوازي مع فك تشفير الجينوم، تم أيضًا رسم خرائط الكروموسوم، ونتيجة لذلك كان من الممكن ليس فقط اكتشاف، ولكن أيضًا تحديد موقع بعض الجينات المسؤولة عن تطور الأمراض الوراثية، وكذلك هدف الدواء الجينات.

إن فك تشفير الجينوم البشري لم يعط بعد تأثيرًا مباشرًا، لأننا تلقينا نوعًا من التعليمات لتجميع مثل هذا الكائن المعقد كشخص، لكننا لم نتعلم كيفية تصنيعه أو على الأقل تصحيح الأخطاء فيه. ومع ذلك فإن عصر الطب الجزيئي أصبح على العتبة بالفعل؛ ففي مختلف أنحاء العالم يجري تطوير ما يسمى بالمستحضرات الجينية القادرة على حجب أو حذف أو حتى استبدال الجينات المرضية لدى البشر الأحياء، وليس فقط في البويضة المخصبة.

لا ينبغي لنا أن ننسى أن الحمض النووي موجود في الخلايا حقيقية النواة ليس فقط في النواة، ولكن أيضًا في الميتوكوندريا والبلاستيدات. على عكس الجينوم النووي، فإن تنظيم الجينات في الميتوكوندريا والبلاستيدات لديه الكثير من القواسم المشتركة مع تنظيم الجينوم بدائيات النواة. على الرغم من أن هذه العضيات تحمل أقل من 1٪ من المعلومات الوراثية للخلية ولا تقوم حتى بتشفير المجموعة الكاملة من البروتينات اللازمة لعملها، إلا أنها قادرة على التأثير بشكل كبير على بعض خصائص الجسم. وهكذا، فإن التنوع في نباتات الكلوروفيتوم واللبلاب وغيرها يرثه عدد صغير من المتحدرين حتى عند عبور نباتين متنوعين. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن البلاستيدات والميتوكوندريا تنتقل في الغالب عن طريق سيتوبلازم البويضة، لذلك تسمى هذه الوراثة الأمومية، أو السيتوبلازمية، على عكس النمط الوراثي، المترجمة في النواة.

أنماط الوراثة وأساسها الخلوي

وفقا لنظرية الكروموسومات في الوراثة، فإن كل زوج من الجينات يتموضع في زوج من الكروموسومات المتماثلة، وكل كروموسوم يحمل واحدا فقط من هذه العوامل. إذا تخيلنا أن الجينات هي كائنات نقطية على كروموسومات مستقيمة، فيمكن كتابة الأفراد المتماثلين بشكل تخطيطي على النحو التالي: أ||أأو أ||أ,بينما متغاير الزيجوت - A||a. عندما تتشكل الأمشاج أثناء عملية الانقسام الاختزالي، فإن كل جينات زوج الزيجوت المتغاير ستنتهي في إحدى الخلايا الجرثومية (الشكل 3.9).

على سبيل المثال، إذا قمت بتهجين فردين متخالفين، بشرط أن ينتج كل منهما زوجًا فقط من الأمشاج، فمن الممكن الحصول على أربعة كائنات حية ابنة فقط، ثلاثة منها ستحمل جينًا سائدًا واحدًا على الأقل أ،وواحد فقط سيكون متماثل الزيجوت بالنسبة للجين المتنحي أ،أي أن أنماط الوراثة ذات طبيعة إحصائية (الشكل 3.10).

في الحالات التي توجد فيها الجينات على كروموسومات مختلفة، أثناء تكوين الأمشاج، يحدث توزيع الأليلات بينها من زوج معين من الكروموسومات المتماثلة بشكل مستقل تمامًا عن توزيع الأليلات من أزواج أخرى (الشكل 3.11). إن الترتيب العشوائي للكروموسومات المتماثلة عند خط استواء المغزل في الطور الأول من الانقسام الاختزالي وتباعدها اللاحق في الطور الانفصالي الأول هو الذي يؤدي إلى مجموعة متنوعة من إعادة تركيب الأليلات في الأمشاج.

يمكن تحديد عدد التوليفات الممكنة من الأليلات في الأمشاج الذكرية أو الأنثوية بالصيغة العامة 2 n، حيث n هو عدد الكروموسومات المميزة لمجموعة أحادية الصيغة الصبغية. في البشر، n = 23، والعدد المحتمل للمجموعات هو 2 23 = 8388608. كما أن التركيبة اللاحقة من الأمشاج أثناء الإخصاب تكون عشوائية أيضًا، وبالتالي يمكن تسجيل الفصل المستقل لكل زوج من الشخصيات في النسل (الشكل 3.11) .

ومع ذلك، فإن عدد الخصائص الموجودة في كل كائن حي أكبر بعدة مرات من عدد كروموسوماته التي يمكن تمييزها تحت المجهر، لذلك يجب أن يحتوي كل كروموسوم على العديد من العوامل. إذا تخيلنا أن بعض الأفراد، غير المتجانسين لزوجين من الجينات الموجودة على الكروموسومات المتماثلة، ينتج الأمشاج، فيجب أن نأخذ في الاعتبار ليس فقط احتمال تكوين الأمشاج مع الكروموسومات الأصلية، ولكن أيضًا الأمشاج التي تلقت الكروموسومات تغيرت ك نتيجة العبور في المرحلة الأولى من الانقسام الاختزالي. ونتيجة لذلك، سوف تنشأ مجموعات جديدة من السمات في النسل. شكلت البيانات التي تم الحصول عليها في التجارب على ذبابة الفاكهة الأساس نظرية الكروموسومات في الوراثة.

تم الحصول على تأكيد أساسي آخر للأساس الخلوي للوراثة من خلال دراسة الأمراض المختلفة. وهكذا، يحدث أحد أشكال السرطان عند البشر بسبب فقدان جزء صغير من أحد الكروموسومات.

أنماط الميراث التي وضعها ج. مندل، أساسها الخلوي (تهجين أحادي وثنائي الهجين)

تم اكتشاف الأنماط الأساسية للوراثة المستقلة للسمات من قبل ج. مندل، الذي حقق النجاح باستخدام طريقة هجينة جديدة في بحثه في ذلك الوقت.

تم ضمان نجاح G. Mendel من خلال العوامل التالية:

1. الاختيار الجيد لموضوع الدراسة (البازلاء)، الذي يتميز بموسم نمو قصير، هو نبات ذاتي التلقيح، وينتج عددًا كبيرًا من البذور ويمثله عدد كبير من الأصناف ذات خصائص مميزة بوضوح؛

2. استخدام خطوط نقية فقط من البازلاء، والتي لم تنتج لعدة أجيال انقسامًا في الصفات في النسل؛

3. التركيز على خاصية واحدة أو اثنتين فقط.

4. تخطيط التجربة ووضع مخططات عبور واضحة.

5. الحساب الكمي الدقيق للنسل الناتج.

بالنسبة للدراسة، اختار ج. مندل سبع سمات فقط لها مظاهر بديلة (متناقضة). بالفعل في الصلبان الأولى، لاحظ أنه في ذرية الجيل الأول، عند تهجين النباتات ذات البذور الصفراء والخضراء، كان لدى جميع النسل بذور صفراء. تم الحصول على نتائج مماثلة عند دراسة العلامات الأخرى (الجدول 3.1). السمات التي سادت في الجيل الأول أطلق عليها ج. مندل مسيطر.تم استدعاء أولئك الذين لم يظهروا في الجيل الأول الصفة الوراثية النادرة.

تم استدعاء الأفراد الذين أنتجوا الانقسام في ذريتهم متغاير الزيجوت,والأفراد الذين لم ينقسموا - متماثل.

الجدول 3.1

سمات البازلاء التي درس وراثتها ج. مندل

لافتة	خيار المظهر
لافتة	مسيطر	الصفة الوراثية النادرة
تلوين البذور
شكل البذور		التجاعيد
شكل الفاكهة (الفاصوليا).		مفصلية
لون الفاكهة
لون زهرة كورولا
وضعية الزهرة	إبطي	قمي
طول الساق		قصير

يسمى الصليب الذي تتم فيه دراسة مظهر سمة واحدة فقط monohybrid.في هذه الحالة، يمكن تتبع أنماط وراثة نوعين مختلفين فقط من سمة واحدة، والتي يتم تحديد تطورها بواسطة زوج من الجينات الأليلية. على سبيل المثال، سمة "لون كورولا الزهرة" في البازلاء لها مظهران فقط - الأحمر والأبيض. جميع الخصائص الأخرى المميزة لهذه الكائنات لا تؤخذ في الاعتبار ولا تؤخذ في الاعتبار في الحسابات.

مخطط العبور أحادي الهجين هو كما يلي:

عن طريق تهجين نباتين من البازلاء، أحدهما كان بذور صفراءوالآخر أخضر ، في الجيل الأول ، تلقى G. Mendel نباتات تحتوي على بذور صفراء حصريًا ، بغض النظر عن النبات الذي تم اختياره ليكون نبات الأم وأي نبات هو نبات الأب. تم الحصول على نفس النتائج في التهجينات لخصائص أخرى، مما أعطى G. Mendel أسسًا لصياغتها قانون توحيد الجيل الأول من الهجينةوالذي يسمى أيضا قانون مندل الأولو قانون الهيمنة.

قانون مندل الأول:

عند تهجين أشكال أبوية متجانسة تختلف في زوج واحد من الصفات البديلة، فإن جميع هجن الجيل الأول ستكون موحدة في كل من التركيب الوراثي والنمط الظاهري.

أ- البذور الصفراء؛ أ - البذور الخضراء .

عند التلقيح الذاتي (تهجين) هجن الجيل الأول، تبين أن 6022 بذرة كانت صفراء اللون، و2001 كانت خضراء اللون، أي بنسبة 3:1 تقريباً. تم استدعاء النمط المكتشف قانون الانقسام,أو قانون مندل الثاني.

قانون مندل الثاني:

عند تهجين هجن الجيل الأول المتغاير الزيجوت، يتم ملاحظة غلبة إحدى الصفات في النسل بنسبة 3:1 بالنمط الظاهري (1:2:1 بالنمط الوراثي).

ومع ذلك، من النمط الظاهري للفرد، ليس من الممكن دائمًا تحديد النمط الجيني الخاص به، نظرًا لأنه متماثل الزيجوت بالنسبة للجين السائد (أأ)،ومتغاير الزيجوت (آه)سيكون لديهم مظهر من مظاهر الجين السائد في النمط الظاهري. لذلك، بالنسبة للكائنات الحية ذات الإخصاب المتبادل، يتم استخدامها اختبار الصليب- تهجين يتم فيه تهجين كائن ذو نمط جيني غير معروف مع متماثل الزيجوت للحصول على جين متنحي لاختبار التركيب الوراثي. في الوقت نفسه، لا ينتج الأفراد المتماثلون في الجين السائد انعزالًا في النسل، بينما في ذرية الأفراد المتغايرين يوجد عدد متساو من الأفراد ذوي السمات السائدة والمتنحية:

بناء على نتائج تجاربه الخاصة، اقترح G. Mendel أن العوامل الوراثية لا تختلط أثناء تكوين الهجينة، ولكنها تظل دون تغيير. نظرًا لأن الاتصال بين الأجيال يتم من خلال الأمشاج، فقد افترض أنه في عملية تكوينها، يدخل عامل واحد فقط من الزوج إلى كل من الأمشاج (أي أن الأمشاج نقية وراثيًا)، وعند الإخصاب يتم استعادة الزوج. وتسمى هذه الافتراضات قواعد نقاء الأمشاج.

قاعدة نقاء الأمشاج:

أثناء تكوين الأمشاج، يتم فصل جينات زوج واحد، أي أن كل مشيج يحمل متغيرًا واحدًا فقط من الجين.

ومع ذلك، تختلف الكائنات الحية عن بعضها البعض في العديد من الصفات، لذلك لا يمكن تحديد أنماط وراثتها إلا من خلال تحليل صفتين أو أكثر في النسل. ويسمى التهجين، الذي يتم فيه النظر في الميراث وإجراء حساب كمي دقيق للنسل وفقا لزوجين من الخصائص ثنائي الهجين.إذا تم تحليل مظهر عدد أكبر من الخصائص الوراثية، فهذا بالفعل معبر متعدد الهجين.

مخطط عبور Dihybrid:

مع وجود تنوع أكبر في الأمشاج، يصبح تحديد الأنماط الجينية للأحفاد أمرًا صعبًا، لذلك يتم استخدام شبكة بونيت على نطاق واسع للتحليل، حيث يتم إدخال الأمشاج الذكرية أفقيًا والأمشاج الأنثوية عموديًا. يتم تحديد الأنماط الجينية للنسل من خلال مجموعة الجينات الموجودة في الأعمدة والصفوف.

بالنسبة للعبور ثنائي الهجين، اختار G. Mendel خاصيتين: لون البذور (الأصفر والأخضر) وشكلها (ناعم ومتجعد). لوحظ في الجيل الأول قانون تماثل هجن الجيل الأول، وفي الجيل الثاني كان هناك 315 بذرة ملساء صفراء، 108 بذرة ملساء خضراء، 101 بذرة صفراء مجعدة و32 بذرة خضراء مجعدة. أظهرت الحسابات أن الانقسام كان قريبًا من 9:3:3:1، ولكن لكل خاصية من الخصائص تم الحفاظ على النسبة عند 3:1 (أصفر - أخضر، أملس - متجعد). ويسمى هذا النمط قانون التقسيم المستقل للخصائصأو قانون مندل الثالث.

قانون مندل الثالث:

عند تهجين أشكال أبوية متجانسة تختلف في زوجين أو أكثر من السمات، في الجيل الثاني سيكون هناك تقسيم مستقل لهذه السمات بنسبة 3:1 (9:3:3:1 في تهجين ثنائي الهجين).

ينطبق قانون مندل الثالث فقط على حالات الميراث المستقل، عندما تكون الجينات موجودة في أزواج مختلفة من الكروموسومات المتماثلة. في الحالات التي توجد فيها الجينات في زوج واحد من الكروموسومات المتماثلة، تكون أنماط الميراث المرتبط صالحة. غالبًا ما يتم انتهاك أنماط الميراث المستقل للسمات التي أنشأها G. Mendel من خلال تفاعل الجينات.

قوانين ت. مورغان: الوراثة المرتبطة بالسمات، وتعطيل الارتباط الجيني

لا يتلقى الكائن الحي الجديد من والديه تناثرًا للجينات، بل يتلقى الكروموسومات بأكملها، وعدد السمات، وبالتالي الجينات التي تحددها، أكبر بكثير من عدد الكروموسومات. وفقا لنظرية الكروموسومات في الوراثة، فإن الجينات الموجودة على نفس الكروموسوم تكون موروثة ومترابطة. ونتيجة لذلك، أثناء عبور الهجين الثنائي، فإنهم لا يعطون الانقسام المتوقع 9:3:3:1 ولا يطيعون قانون مندل الثالث. يتوقع أن يكون الارتباط بين الجينات كاملا، وعند تهجين أفراد متماثلة اللواقح لهذه الجينات في الجيل الثاني فإنه يعطي الصفات المظهرية الأولية بنسبة 3:1، وعند تحليل تهجين هجن الجيل الأول يجب أن يكون الانقسام تكون 1:1.

ولاختبار هذا الافتراض قام عالم الوراثة الأمريكي ت. مورجان باختيار زوج من الجينات في ذبابة الفاكهة التي تتحكم في لون الجسم (رمادي – أسود) وشكل الجناح (طويل – بدائي)، وهما موجودان في زوج واحد من الكروموسومات المتماثلة. الجسم الرمادي والأجنحة الطويلة هي السمات السائدة. عند تهجين ذبابة متماثلة ذات جسم رمادي وأجنحة طويلة وذبابة متماثلة ذات جسم أسود وأجنحة بدائية في الجيل الثاني، تم الحصول على الطرز المظهرية الأبوية بشكل رئيسي بنسبة قريبة من 3:1، ولكن كان هناك أيضًا عدد صغير من الأفراد الذين لديهم مجموعات جديدة من هذه الشخصيات ( الشكل 3.12).

ويطلق على هؤلاء الأفراد المؤتلف. ومع ذلك، بعد تحليل تهجين الجيل الأول من الهجينة مع متماثلات الزيجوت للجينات المتنحية، اكتشف T. Morgan أن 41.5% من الأفراد لديهم جسم رمادي وأجنحة طويلة، و41.5% لديهم جسم أسود وأجنحة بدائية، و8.5% لديهم جسم رمادي. وأجنحة بدائية و8.5% جسم أسود وأجنحة بدائية. لقد ربط الانقسام الناتج بالعبور الذي يحدث في المرحلة الأولى من الانقسام الاختزالي واقترح النظر في عبور 1٪، والذي سمي فيما بعد باسمه باعتباره مورغانيد، كوحدة للمسافة بين الجينات على الكروموسوم.

أنماط الميراث المرتبط التي تم تحديدها خلال التجارب على ذبابة الفاكهة كانت تسمى قانون تي مورغان.

قانون مورغان:

الجينات المتوضعة على نفس الكروموسوم تشغل مكانا محددا يسمى الموضع وتكون مترابطة موروثة، حيث تتناسب قوة الارتباط عكسيا مع المسافة بين الجينات.

تسمى الجينات الموجودة على الكروموسوم بجوار بعضها البعض مباشرة (احتمال العبور منخفض للغاية) مرتبطة بالكامل، وإذا كان هناك جين واحد آخر على الأقل بينها، فهي غير مرتبطة بشكل كامل ويتم كسر ارتباطها أثناء العبور نتيجة لتبادل أجزاء من الكروموسومات المتماثلة.

إن ظاهرة الارتباط الجيني والعبور الجيني تجعل من الممكن إنشاء خرائط للكروموسومات مع ترتيب ترتيب الجينات عليها. تم إنشاء الخرائط الجينية للكروموسومات للعديد من الكائنات المدروسة وراثيا: ذباب الفاكهة، الفئران، البشر، الذرة، القمح، البازلاء، إلخ. وتسمح لنا دراسة الخرائط الجينية بمقارنة بنية الجينوم للأنواع المختلفة من الكائنات الحية، وهي مهم لعلم الوراثة والاختيار، وكذلك الدراسات التطورية.

الوراثة الجنسية

أرضية- هذه مجموعة من الخصائص المورفولوجية والفسيولوجية للكائن الحي التي تضمن التكاثر الجنسي، والتي يتلخص جوهرها في الإخصاب، أي اندماج الخلايا الجرثومية الذكرية والأنثوية في الزيجوت الذي يتطور منه كائن حي جديد.

تنقسم الخصائص التي يختلف بها أحد الجنسين عن الآخر إلى ابتدائية وثانوية. تشمل الخصائص الجنسية الأولية الأعضاء التناسلية، وجميع الخصائص الأخرى ثانوية.

عند البشر، الخصائص الجنسية الثانوية هي نوع الجسم، وجرس الصوت، وهيمنة الأنسجة العضلية أو الدهنية، ووجود شعر الوجه، وتفاحة آدم، والغدد الثديية. وهكذا، عند النساء، عادة ما يكون الحوض أوسع من الكتفين، وتسود الأنسجة الدهنية، ويتم نطق الغدد الثديية، والصوت مرتفع. ويختلف الرجال عنهم في أن أكتافهم أوسع، وغلبة الأنسجة العضلية، ووجود شعر الوجه، وتفاحة آدم، فضلا عن الصوت العميق. لطالما اهتمت البشرية بمسألة سبب ولادة الذكور والإناث بنسبة 1:1 تقريبًا. وتم الحصول على تفسير لذلك من خلال دراسة الأنماط النووية للحشرات. وتبين أن إناث بعض الحشرات والجنادب والفراشات لديها كروموسوم واحد أكثر من الذكور. وفي المقابل، ينتج الذكور أمشاجًا تختلف في عدد الكروموسومات، وبالتالي يحددون جنس النسل مسبقًا. ومع ذلك فقد تبين فيما بعد أنه في معظم الكائنات الحية لا يزال عدد الكروموسومات عند الذكور والإناث لا يختلف، ولكن أحد الجنسين لديه زوج من الكروموسومات لا يتناسب حجمهما مع بعضهما البعض، في حين أن الآخر لديه جميع الكروموسومات في أزواج.

كما تم العثور على اختلاف مماثل في النمط النووي البشري: فالرجال لديهم كروموسومان غير متزاوجين. في الشكل، تشبه هذه الكروموسومات في بداية الانقسام الحروف اللاتينية X وY، وبالتالي تم تسميتها بالكروموسومات X وY. يمكن للحيوانات المنوية لدى الرجل أن تحمل أحد هذه الكروموسومات وتحدد جنس الجنين. وفي هذا الصدد، تنقسم الكروموسومات البشرية والعديد من الكائنات الأخرى إلى مجموعتين: الكروموسومات الذاتية والكروموسومات غير المتجانسة، أو الكروموسومات الجنسية.

ل جسيمات ذاتيةتحتوي على كروموسومات متماثلة لكلا الجنسين، في حين أن الكروموسومات الجنسية- وهي كروموسومات تختلف بين الجنسين وتحمل معلومات عن الخصائص الجنسية. في الحالات التي يحمل فيها الجنس نفس الكروموسومات الجنسية، على سبيل المثال XX، يقال ذلك متماثلأو متجانس(أشكال الأمشاج متطابقة). ويسمى الجنس الآخر الذي له كروموسومات جنسية مختلفة (XY). نصفي الزيجوت(عدم وجود معادل كامل للجينات الأليلية)، أو غير متجانسة.في البشر، ومعظم الثدييات، وذبابة الفاكهة والكائنات الحية الأخرى، يكون الجنس الأنثوي متجانسًا (XX) والجنس الذكري متجانسًا (XY)، بينما في الطيور يكون الجنس الذكر متجانسًا (ZZ، أو XX)، والجنس الأنثوي غير متجانسة (ZW، أو XY).

الكروموسوم X هو كروموسوم كبير غير متساوي التسليح يحمل أكثر من 1500 جين، والعديد من أليلاتها الطافرة تسبب أمراضًا وراثية حادة لدى البشر، مثل الهيموفيليا وعمى الألوان. وعلى العكس من ذلك، فإن كروموسوم Y صغير جدًا، فهو يحتوي فقط على حوالي اثني عشر جينًا، بما في ذلك جينات محددة مسؤولة عن نمو الذكور.

تتم كتابة النمط النووي للرجل كـ ♂46، XY، ويتم كتابة النمط النووي للمرأة كـ ♀ 46، XX.

وبما أن الأمشاج التي تحتوي على الكروموسومات الجنسية يتم إنتاجها في الذكور باحتمالية متساوية، فإن نسبة الجنس المتوقعة في النسل هي 1:1، وهو ما يتزامن مع ما تم ملاحظته بالفعل.

يختلف النحل عن الكائنات الحية الأخرى في أن الإناث تتطور من بيض مخصب، بينما يتطور الذكور من بيض غير مخصب. تختلف نسبة جنسهم عن تلك المذكورة أعلاه، حيث يتم تنظيم عملية الإخصاب عن طريق الرحم، حيث يتم تخزين الحيوانات المنوية في الجهاز التناسلي طوال العام في الربيع.

في عدد من الكائنات الحية، يمكن تحديد الجنس بطريقة مختلفة: قبل أو بعد الإخصاب، اعتمادا على الظروف البيئية.

وراثة الصفات المرتبطة بالجنس

نظرًا لوجود بعض الجينات على الكروموسومات الجنسية، والتي تختلف في ممثلي الجنس الآخر، فإن طبيعة وراثة السمات المشفرة بواسطة هذه الجينات تختلف عن الطبيعة العامة. ويسمى هذا النوع من الميراث الميراث المتقاطع لأن الذكور يرثون الصفات من أمهم والإناث من أبيهم. تسمى السمات التي تحددها الجينات الموجودة على الكروموسومات الجنسية ملتصقة بالأرض.ومن أمثلة السمات المرتبطة بالجنس السمات المتنحية للهيموفيليا وعمى الألوان، والتي تؤثر بشكل رئيسي على الذكور لأنه لا توجد جينات أليلية على كروموسوم Y. لا تعاني النساء من مثل هذه الأمراض إلا إذا تلقين مثل هذه العلامات من الأب والأم.

على سبيل المثال، إذا كانت الأم حاملة متغايرة الزيجوت للهيموفيليا، فإن تخثر الدم في نصف أبنائها سيكون ضعيفًا: X n - تخثر الدم الطبيعي X ح- عدم تخثر الدم (الهيموفيليا)

تنتقل السمات المشفرة في جينات كروموسوم Y بشكل بحت عبر الخط الذكري وتسمى holandric(وجود أغشية بين أصابع القدم، وزيادة نمو الشعر على حافة الأذن).

التفاعل الجيني

أظهر التحقق من أنماط الميراث المستقل على كائنات مختلفة بالفعل في بداية القرن العشرين أنه، على سبيل المثال، في الجمال الليلي، عند تهجين النباتات ذات الكورولا الحمراء والبيضاء، فإن الجيل الأول الهجين له كورولا وردية اللون، بينما في الجيل الثاني هناك أفراد بأزهار حمراء ووردية وبيضاء بنسبة 1:2:1. وقد دفع هذا الباحثين إلى الاعتقاد بأن الجينات الأليلية قد يكون لها تأثير معين على بعضها البعض. وفي وقت لاحق، وجد أيضًا أن الجينات غير الأليلية تعزز ظهور سمات الجينات الأخرى أو تثبطها. أصبحت هذه الملاحظات الأساس لمفهوم النمط الجيني كنظام من الجينات المتفاعلة. حاليا، يتم تمييز تفاعل الجينات الأليلية وغير الأليلية.

يشمل تفاعل الجينات الأليلية الهيمنة الكاملة وغير الكاملة، والسيادة المشتركة، والهيمنة المفرطة. الهيمنة الكاملةضع في اعتبارك جميع حالات تفاعل الجينات الأليلية التي يُظهر فيها الزيجوت المتغاير سمة سائدة حصريًا، مثل لون وشكل بذرة البازلاء.

سيادة غير تامة- هذا نوع من تفاعل الجينات الأليلية حيث يؤدي ظهور الأليل المتنحي بدرجة أكبر أو أقل إلى إضعاف ظهور الأليل السائد كما في حالة لون كورولا جمال الليل (أبيض + أحمر) = وردي) والصوف في الماشية.

الهيمنة المشتركةويطلق على هذا النوع من التفاعل الجينات الأليلية التي يظهر فيها الأليلان دون إضعاف تأثيرات بعضهما البعض. من الأمثلة النموذجية على السيادة المشتركة وراثة فصائل الدم وفقًا لنظام ABO (الجدول 3.2). فصيلة الدم IV (AB) في البشر (النمط الجيني - I A I B).

كما يتبين من الجدول، فإن فصائل الدم I و II و III يتم توريثها حسب نوع السيادة الكاملة، في حين أن المجموعة IV (AB) (النمط الجيني - I A I B) هي حالة سيادة مشتركة.

الغلبة- هذه ظاهرة تظهر فيها السمة السائدة في حالة متجانسة بقوة أكبر بكثير مما هي عليه في حالة متماثلة الزيجوت؛ غالبًا ما تستخدم السيطرة المفرطة في التربية وتعتبر سببًا التغاير- ظاهرة القوة الهجينة.

يمكن اعتبار ما يسمى بحالة خاصة من تفاعل الجينات الأليلية الجينات القاتلة،والتي تؤدي في حالة متماثلة اللواقح إلى موت الكائن الحي في أغلب الأحيان في الفترة الجنينية. سبب موت النسل هو التأثير متعدد الجوانب لجينات لون المعطف الرمادي في أغنام أستراخان واللون البلاتيني في الثعالب وغياب القشور في الكارب المرآة. عند تهجين فردين متخالفين لهذه الجينات، فإن الفصل للصفة المدروسة في النسل سيكون 2:1 بسبب وفاة ربع النسل.

الأنواع الرئيسية لتفاعل الجينات غير الأليلية هي التكامل والرعاف والبلمرة. التكامل- هذا هو نوع من التفاعل بين الجينات غير الأليلية، حيث يكون وجود أليلين مهيمنين على الأقل من أزواج مختلفة ضروريًا لإظهار حالة معينة من السمات. على سبيل المثال، في اليقطين، عند عبور النباتات مع كروية (أ.أب) ومنذ فترة طويلة (أأب)تظهر النباتات ذات الثمار على شكل قرص في الجيل الأول (أ بب).

ل رعافتشمل ظواهر تفاعل الجينات غير الأليلية، حيث يقوم جين غير أليلي بقمع تطور سمة جين آخر. على سبيل المثال، في الدجاج، يتم تحديد لون الريش بواسطة جين واحد مهيمن، بينما يقوم جين مهيمن آخر بقمع تطور اللون، مما يؤدي إلى حصول معظم الدجاج على ريش أبيض.

بوليميرياهي ظاهرة يكون فيها للجينات غير الأليلية نفس التأثير على تطور السمة. هذه هي الطريقة التي يتم بها تشفير الخصائص الكمية في أغلب الأحيان. على سبيل المثال، يتم تحديد لون جلد الإنسان من خلال أربعة أزواج على الأقل من الجينات غير الأليلية - كلما كانت الأليلات المهيمنة في النمط الجيني، كلما كان الجلد أغمق.

النمط الجيني كما نظام كامل

النمط الجيني ليس مجموعًا ميكانيكيًا للجينات، حيث أن إمكانية ظهور الجين وشكل ظهوره يعتمدان على الظروف البيئية. في في هذه الحالةلا نعني بالبيئة البيئة فحسب، بل نعني أيضًا البيئة الوراثية - الجينات الأخرى.

نادرًا ما يعتمد مظهر السمات النوعية على الظروف البيئية، على الرغم من أنه إذا قمت بحلق منطقة من الجسم ذات شعر أبيض على أرنب قاقم ووضعت عليها كيسًا من الثلج، فمع مرور الوقت سوف ينمو الشعر الأسود في هذا المكان.

يعتمد تطوير السمات الكمية بشكل أكبر على الظروف البيئية. على سبيل المثال، إذا تمت زراعة أصناف حديثة من القمح دون استخدام الأسمدة المعدنية، فإن إنتاجها سيختلف بشكل كبير عن المبرمج وراثيا وهو 100 سنت أو أكثر لكل هكتار.

وبالتالي، يتم تسجيل "قدرات" الكائن الحي فقط في التركيب الوراثي، لكنها تظهر فقط في التفاعل مع الظروف البيئية.

بالإضافة إلى ذلك، تتفاعل الجينات مع بعضها البعض، وبمجرد وجودها في نفس النمط الجيني، يمكن أن تؤثر بشكل كبير على مظهر عمل الجينات المجاورة. وهكذا، لكل جين على حدة هناك بيئة وراثية. من الممكن أن يرتبط تطور أي سمة بعمل العديد من الجينات. بالإضافة إلى ذلك، تم الكشف عن اعتماد عدة سمات على جين واحد. على سبيل المثال، في الشوفان، يتم تحديد لون القشور وطول البذرة بواسطة جين واحد. في ذبابة الفاكهة، يؤثر جين لون العين البيضاء في نفس الوقت على لون الجسم والأعضاء الداخلية، وطول الأجنحة، وانخفاض الخصوبة وانخفاض متوسط العمر المتوقع. من الممكن أن يكون كل جين هو جين الفعل الرئيسي لسمته ومعدلاً للصفات الأخرى في نفس الوقت. وبالتالي، فإن النمط الظاهري هو نتيجة تفاعل جينات النمط الوراثي بأكمله مع البيئة أثناء تكوين الفرد.

في هذا الصدد، حدد عالم الوراثة الروسي الشهير M. E. Lobashev النمط الجيني بأنه نظام الجينات المتفاعلةتم تشكيل هذا النظام المتكامل في عملية تطور العالم العضوي، ولم تنجو إلا تلك الكائنات الحية التي أعطى تفاعل الجينات فيها التفاعل الأكثر ملاءمة في تكوين الجينات.

الوراثة البشرية

بالنسبة للبشر كنوع بيولوجي، فإن القوانين الوراثية للوراثة والتنوع الموضوعة للنباتات والحيوانات صالحة تمامًا. وفي الوقت نفسه، فإن علم الوراثة البشرية، الذي يدرس أنماط الوراثة والتنوع لدى الإنسان على جميع مستويات تنظيمه ووجوده، يحتل مكانة خاصة بين فروع علم الوراثة الأخرى.

يعد علم الوراثة البشرية علمًا أساسيًا وتطبيقيًا على حدٍ سواء، لأنه يتعامل مع دراسة الأمراض البشرية الوراثية، والتي تم وصف أكثر من 4 آلاف منها حتى الآن، وهو يحفز تطوير المجالات الحديثة في علم الوراثة العام والجزيئي، والبيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة. الطب السريري. اعتمادًا على المشكلات، ينقسم علم الوراثة البشرية إلى عدة مجالات تطورت إلى علوم مستقلة: وراثة الخصائص البشرية الطبيعية، الوراثة الطبية، وراثة السلوك والذكاء، وراثة السكان البشريين. في هذا الصدد، في عصرنا، تمت دراسة الإنسان ككائن وراثي بشكل أفضل تقريبًا من الكائنات النموذجية الرئيسية لعلم الوراثة: ذبابة الفاكهة، الأرابيدوبسيس، إلخ.

تترك الطبيعة الاجتماعية الحيوية للإنسان بصمة كبيرة على الأبحاث في مجال علم الوراثة بسبب تأخر البلوغ والفجوات الزمنية الكبيرة بين الأجيال، وقلة عدد النسل، واستحالة التهجينات الموجهة للتحليل الوراثي، وعدم وجود خطوط نقية، وعدم كفاية دقة تسجيل الخصائص الوراثية والنسب الصغيرة، واستحالة خلق ظروف متطابقة وخاضعة للرقابة الصارمة لتنمية النسل من زيجات مختلفة، وعدد كبير نسبيا من الكروموسومات سيئة التمايز واستحالة الحصول على الطفرات تجريبيا.

طرق دراسة علم الوراثة البشرية

الأساليب المستخدمة في علم الوراثة البشرية لا تختلف جوهريًا عن تلك المقبولة عمومًا للأشياء الأخرى - فهي كذلك علم الأنساب، التوأم، الوراثي الخلوي، الجلدي، البيولوجي الجزيئيو الطرق الإحصائية السكانية، طريقة تهجين الخلايا الجسديةو طريقة النمذجة.يأخذ استخدامها في علم الوراثة البشرية في الاعتبار خصوصيات الشخص ككائن وراثي.

طريقة التوأميساعد في تحديد مساهمة الوراثة وتأثير الظروف البيئية على ظهور السمة بناءً على تحليل تطابق هذه السمات في التوائم المتطابقة والأخوية. وبالتالي، فإن معظم التوائم المتطابقة لديهم نفس فصيلة الدم ولون العين والشعر، بالإضافة إلى عدد من الخصائص الأخرى، بينما يعاني كلا النوعين من التوائم من مرض الحصبة في نفس الوقت.

الطريقة الجلديةيعتمد على دراسة الخصائص الفردية لأنماط الجلد للأصابع (بصمات الأصابع) والراحتين والأخمصين. بناءً على هذه الميزات، غالبًا ما يجعل من الممكن تحديد الأمراض الوراثية في الوقت المناسب، ولا سيما تشوهات الكروموسومات، مثل متلازمة داون، ومتلازمة شيرشيفسكي-تيرنر، وما إلى ذلك.

طريقة الأنسابهي طريقة لتجميع الأنساب يتم من خلالها تحديد طبيعة وراثة الخصائص التي تتم دراستها، بما في ذلك الأمراض الوراثية، والتنبؤ بميلاد أحفاد ذوي الخصائص المقابلة. لقد جعل من الممكن التعرف على الطبيعة الوراثية لأمراض مثل الهيموفيليا وعمى الألوان ورقص هنتنغتون وما إلى ذلك. حتى قبل اكتشاف القوانين الأساسية للوراثة. عند تجميع النسب، يتم الاحتفاظ بسجلات حول كل فرد من أفراد الأسرة وتؤخذ في الاعتبار درجة العلاقة بينهما. بعد ذلك، بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها، يتم إنشاء شجرة العائلة باستخدام رموز خاصة (الشكل 3.13).

يمكن استخدام طريقة الأنساب في عائلة واحدة إذا كانت هناك معلومات حول عدد كافٍ من الأقارب المباشرين للشخص الذي يتم تجميع نسبه - بروباند,- على نسب الأب والأم، وإلا يتم جمع معلومات عن عدة عائلات تظهر فيها هذه الصفة. تتيح طريقة الأنساب إمكانية تحديد ليس فقط وراثة السمة، ولكن أيضًا طبيعة الميراث: المهيمنة أو المتنحية، أو الجسمية أو المرتبطة بالجنس، وما إلى ذلك. وهكذا، استنادًا إلى صور ملوك هابسبورغ النمساويين، فإن وراثة تم إنشاء البروجناثيا (الشفة السفلية البارزة بقوة) و "الهيموفيليا الملكية" بين أحفاد الملكة البريطانية فيكتوريا (الشكل 3.14).

حل المشاكل الوراثية. وضع مخططات العبور

يمكن اختزال المجموعة الكاملة للمشاكل الوراثية إلى ثلاثة أنواع:

1. مشاكل الحساب.

2. مشاكل في تحديد التركيب الوراثي.

3. مهام تحديد نوع وراثة الصفة.

ميزة مشاكل الحسابهو توفر معلومات عن وراثة الصفة والصفات المظهرية للآباء، مما يسهل من خلالها تحديد الطرز الجينية للآباء. أنها تتطلب تحديد الأنماط الجينية والأنماط الظاهرية للنسل.

مقالات مماثلة

ما هي الحجارة التمائم والتعويذات للعذراء؟

انتباه! للاستماع إلى برامج RTO، يمكنك استخدام مشغل الوسائط. اليوم، في كل من روسيا والصين، أصبحت المجوهرات تحظى بشعبية كبيرة بين النصف الأنثوي من السكان، وباعتبارها...
معنى الأحلام حسب كتاب حلم فانجا

إذا كنت بحاجة إلى معرفة تفسير الحلم، فارجع إلى كتاب أحلام فانجا. أنه يحتوي على تفسيرات دقيقة لجميع العلامات التي يعطيها الكون للبشرية. تم تجميع كتاب أحلام فانجا من قبل محترفين رفيعي المستوى والذين، على مدار عدة...
نموذج سند نقل لإعادة التنظيم عن طريق الاندماج وتحويل شركة مساهمة مغلقة إلى شركة ذات مسؤولية محدودة والتقسيم: شكله وإكماله

إن قانون النقل أثناء إعادة تنظيم المؤسسات (المشار إليه فيما يلي بـ PA) هو وثيقة تعكس لوائح نقل الحقوق والالتزامات من كيان قانوني إلى آخر. يمكن تنفيذ إعادة تنظيم المؤسسة في خمسة أشكال:...
"الاستثمارات الخضراء" لرجل الأعمال كونين

في عام 2005، منحت الأكاديمية الروسية للعلوم الطبيعية المدير العام لشركة Green-PIK OJSC S. Konin لقب "فارس العلوم والفنون". يبدو جميلا، ملهما بشكل لا إرادي. لكن العناوين الشعرية شيء، لكن نثر الحياة العملية...
تواصل السفن الروسية الإبحار تحت أعلام أجنبية

أمر فلاديمير بوتين بإعادة 27 سفينة صيد مسجلة في قبرص إلى العلم الروسي. وروسيا عازمة تماما على استعادة مكانتها كقوة بحرية عظمى في السنوات المقبلة - وقد تم ذكر ذلك أكثر من مرة في السنوات الأخيرة.
جنة أشباح للمفجرين الانتحاريين

2000 2001 29 نوفمبر 2001. إلزا غازويفا، التي تخفي قنبلة يدوية تحت ملابسها، تفجر نفسها بجانب القائد العسكري لأوروس مارتان. قُتل شخص وأصيب ثلاثة آخرون. 2002 23-26 أكتوبر 2002. القبض على 41...

الكائن الحي كنظام بيولوجي: الميزات والوظائف ونظرية مختصرة. الكائن الحي كنظام بيولوجي

مقالات مماثلة

ما هي الحجارة التمائم والتعويذات للعذراء؟

معنى الأحلام حسب كتاب حلم فانجا

نموذج سند نقل لإعادة التنظيم عن طريق الاندماج وتحويل شركة مساهمة مغلقة إلى شركة ذات مسؤولية محدودة والتقسيم: شكله وإكماله

"الاستثمارات الخضراء" لرجل الأعمال كونين

تواصل السفن الروسية الإبحار تحت أعلام أجنبية

جنة أشباح للمفجرين الانتحاريين