Решебник по биологии 11 класс Пасечник §9

Естественный отбор – это процесс, в ходе которого выживают и оставляют потомство наиболее приспособленные организмы в природной среде. Его движущие силы – изменчивость, наследственность и борьба за существование.

Искусственный отбор является процессом, который проводит человек с целью получения организмов с полезными свойствами, необходимыми для конкретных нужд. Например, повышение урожайности, удоя и т.д.

Виды гибридизации:

1) межвидовая – скрещивание организмов двух видов одного рода;

2) внутривидовая (инбридинг – скрещивание близкородственных особей и аутбридинг – скрещивание неродственных особей одного вида);

3) межродовая – скрещивание генетически разнородных организмов.

Гаметогенезом называют процесс образования и созревания гамет (половых клеток).

Мутагенез – это процесс появления изменений в генетическом материале, который может происходить под воздействием внутренних и внешних факторов.

Чистая линия – это генетически однородная группа организмов, которая получена путем самоопыления или инбридинга. Организмы чистой линии обладают стабильными, одинаковыми наследственными признаками.

Методы клеточной и генной инженерии считаются перспективными в селекции и биотехнологии, поскольку позволяют:

1) создавать организмы с заданными свойствами;

2) повышать продуктивность и устойчивость сельскохозяйственных культур и животных;

3) лечить генетические заболевания;

4) разрабатывать новые лекарства и вакцины.

Эти методы ускоряют селекционный процесс и открывают возможности для решений, которые недостижимы традиционными способами.

Селекция – это наука о выведении новых и совершенствовании уже существующих штаммов микроорганизмов, сортов растений, пород животных с необходимыми человеку свойствами.

Селекция позволяет увеличить продуктивность сортов растений и пород животных, создать устойчивые к болезням и неблагоприятным условиям сорта и породы, и, соответственно, улучшить качество продукции. Помимо этого она помогает анализировать закономерности наследственной изменчивости при гибридизации и мутационном процессе у организмов, изучать разнообразие растений, животных и микроорганизмов.

При гибридизации в результате оплодотворения происходит слияние двух различных по генотипу половых клеток и образуется новый организм, который наследует признаки обоих родителей.

Отбор используется для выделения и размножения лучших особей. Он может быть массовым и индивидуальным. При массовом отборе выбирают и размножают всех особей с желаемыми признаками (например, семена от урожайных растений). При индивидуальном отборе выбирают отдельных особей с выдающимися характеристиками. Такой отбор используется для создания новых сортов и пород.

Гетерозис – это явление, когда гибриды разных сортов одного вида отличаются особой плодовитостью и устойчивостью к неблагоприятным факторам.

Инбридинг – это процесс скрещивания организмов, которые имеют общих предков.

Данные понятия оказывают противоположные воздействия: гетерозис направлен на улучшение показателей, тогда как инбридинг приводит к возрастанию частот «вредных» генов в гомозиготном состоянии и, соответственно, ухудшает показатели.

Биотехнология – это прикладное направление биологической науки, которое занимается изучением возможностей использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможностей создания живых организмов с необходимыми свойствами.

Биотехнология играет важную роль в развитии медицины, сельского хозяйства, промышленности, экологии. Ее значимость объясняется следующими причинами:

1) в медицине – производство лекарств с использованием бактерий или дрожжей; разработка вакцин, в том числе для новых вирусов; генотерапия для лечения наследственных болезней;

2) в сельском хозяйстве – повышение продуктивности растений и животных; создание устойчивых к вредителям, болезням и неблагоприятным условиям сортов и пород;

3) в промышленности – синтез ферментов для пищевой промышленности; использование микроорганизмов для переработки отходов и производства экологически чистой энергии;

4) в экологии – очистка загрязнений с помощью микроорганизмов; борьба с изменением климата благодаря разработке экологически чистых технологий.

Достижения в области биотехнологии

Биотехнология является междисциплинарной областью, которая использует достижения биологии, химии, генетики и инженерии для решения многих практических задач, как в медицине, так и в сельском хозяйстве и промышленности. Современные достижения биотехнологии радикально меняют подход к этим областям.

Биотехнология позволяет синтезировать жизненно важные препараты, среди которых инсулин, полученный методом генной инженерии, рекомбинантные вакцины (вакцина против ВПЧ и COVID – 19), моноклональные антитела для лечения рака и многих аутоиммунных заболеваний. В регенеративной медицине не так давно используют стволовые клетки для восстановления поврежденных тканей и органов, применяют печать органов на 3D-принтерах с использованием биоматериалов.

В сельском хозяйстве создают растения с устойчивостью к вредителям, болезням и засухе. Выводятся сорта с высокой урожайностью и улучшенным составом питательных веществ. Для улучшения почвы и борьбы с вредителями используют микроорганизмы, например, бактерии рода Rhizobium для обогащения почвы азотом.

В промышленности биотехнологические ферменты используются при производстве хлеба, пива, моющих средств и текстиля. Особенное внимание уделяется созданию биопластика, который разлагается естественным путем, снижая загрязнение окружающей среды, а также производству экологически чистого топлива из возобновляемых источников, таких как водоросли или сельскохозяйственные отходы.

В целом, биотехнология – это ключевая наука XXI века, которая уже приносит значительные плоды и продолжает развиваться с огромной скоростью. Ее достижения изменяют привычные подходы к лечению болезней, производству продуктов питания и сохранению окружающей среды.

Биотехнологи научились воспроизводить многоклеточный организм из одной или нескольких его соматических клеток. Этот метод назвали клонированием.

В 1997 г. научная общественность была взбудоражена сообщением о том, что в Шотландии были проведены успешные эксперименты по генетическому клонированию овцы. Для этого использовали ядра соматических клеток, полученных из ткани молочной железы взрослой овцы (рис. 37). Из яйцеклетки удалялось ядро и замещалось ядром соматической клетки. Образовавшуюся диплоидную зиготу стимулировали к дроблению электрошоком и трансплантировали в овцу-реципиента. Через 148 дней приемная мама родила живую овечку, ее назвали Долли.

Открытие английских ученых показало, что соматические клетки взрослого организма млекопитающих способны передавать полную информацию о развитии признаков и свойств, характерных для взрослой особи. Следовательно, открываются возможности воспроизведения многочисленных генетических копий выдающихся по продуктивности животных-рекордсменов. Однако вскоре выяснилось, что овечка Долли стала быстро стареть. Стало ясно, что из клетки старого животного невозможно воспроизвести молодое.

Я считаю, что эксперимент с овцой Долли хорошо продемонстрировал возможности создания генетически идентичных копий млекопитающих. Клонирование подтверждает способность соматических клеток сохранять полную генетическую информацию, что открывает возможность для изучения регуляции генов и разработки новых методов лечения генетических заболеваний. Такая технология может использоваться для сохранения исчезающих видов, репродукции уникальных животных с высокой продуктивностью.

Однако вместе с этим эксперимент выявил проблемы и вызывает некоторые споры. Например, овца Долли начала стареть быстрее из-за «возраста» ДНК, которая использовалась для клонирования. Это поднимает вопрос о долговечности и качестве клонируемых организмов. Клонирование организмов может вызывать дебаты о допустимости вмешательства в природу. Тем более, возможность получения копии человека может нести серьезные моральные и социальные опасения. Также нельзя забывать о высокой вероятности дефектов у клонированных организмов, что ограничивает их использование.

Несмотря на то, что данное достижение стало значимым шагом в биологии, оно требует дальнейших исследований, чтобы избежать негативных последствий.