7.E: Клітинна основа успадкування (вправи)

Last updated
Save as PDF

Page ID: 515

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

7.1: Статеве розмноження

Практично всі еукаріоти піддаються статевому розмноженню. Варіація, введена в репродуктивні клітини мейозом, здається, є однією з переваг статевого розмноження, що зробило його таким успішним. Мейоз і запліднення чергуються в статевих життєвих циклах. Процес мейозу продукує генетично унікальні репродуктивні клітини, звані гаметами, які мають половину кількості хромосом як батьківська клітина. Запліднення, злиття гаплоїдних гамет з двох особин, відновлює диплоїдний стан. Таким чином, статевим шляхом розмножуються організми чергуються гаплоїдні і диплоїдні стадії. Однак способи виробництва репродуктивних клітин та терміни між мейозом та заплідненням сильно різняться. Існує три основні категорії життєвих циклів: диплоїдно-домінантні, продемонстровані більшістю тварин; гаплоїдно-домінантні, продемонстровані всіма грибами та деякими водоростями; і чергування поколінь, продемонстроване рослинами та деякими водоростями.

Множинний вибір

Яка ймовірна еволюційна перевага статевого розмноження над безстатевим розмноженням?

А. статеве розмноження передбачає меншу кількість кроків
Б. менше шансів на використання ресурсів у певному середовищі
C. Статеве розмноження призводить до більшої варіації потомства
Д. статеве розмноження є більш економічно ефективним

Відповідь: C

Який тип життєвого циклу має як гаплоїдна, так і диплоїдна багатоклітинна стадія?

А. безстатевий життєвий цикл
Б. диплоїдно-домінантний
С. гаплоїдно-домінантний
Д. чергування поколінь

Відповідь: D

Яка подія призводить до диплоїдної клітини в життєвому циклі?

А. мейоз
Б. запліднення
С. чергування поколінь
Д. мутація

Відповідь: Б

Вільна відповідь

Поясніть перевагу, яку мають популяції сексуально розмножуються організмів над безстатево розмножуються організмами?

Відповідь: Потомство сексуально розмножуються організмів все генетично унікально. Через це сексуально розмножуються організми можуть мати більш успішне виживання потомства в середовищах, що змінюються, ніж безстатево розмножуються організми, чиє потомство все генетично ідентичне. Крім того, швидкість адаптації сексуально розмножуються організмів вище, через їх підвищеної варіації. Це може дозволити організмам, що розмножуються статевим шляхом, швидше адаптуватися до конкурентів та паразитів, які розробляють нові способи їх експлуатації чи перевершення.

Опишіть дві події, які є загальними для всіх організмів, що розмножуються статевим шляхом, і як вони вписуються в різні життєві цикли цих організмів.

Відповідь: Дві події, загальні для всіх організмів, що розмножуються статевим шляхом, - це мейоз та запліднення. Мейоз зводить диплоїдну клітину до гаплоїдного стану. Гаплоїдна клітина може ділитися мітотично, виробляючи організм, деякі з клітин якого будуть об'єднуватися під час запліднення, або гаплоїдні клітини, що виробляються мейозом, можуть негайно поєднуватися в заплідненні, щоб виробляти диплоїдну клітину, яка ділиться для вироблення організму.

7.2: Мейоз

Статеве розмноження вимагає, щоб диплоїдні організми виробляли гаплоїдні клітини, які можуть зливатися під час запліднення для формування диплоїдного потомства. Процес, в результаті якого утворюються гаплоїдні клітини, називається мейозом. Мейоз - це низка подій, які влаштовують і розділяють хромосоми на дочірні клітини. Під час інтерфази мейозу кожна хромосома дублюється. У мейозі існує два раунди ядерного поділу, в результаті чого чотири ядра і, як правило, чотири гаплоїдні дочірні клітини, кожна з яких має половину кількості хромосом як батьківської клітини. Під час мейозу вводиться зміна дочірніх ядер через перехрещення в профазі I і випадкового вирівнювання при метафазі I. Клітини, які виробляються мейозом, генетично унікальні.

Мейоз і мітоз поділяють схожість, але мають чіткі результати. Мітотичні підрозділи - це поодинокі ядерні підрозділи, які виробляють дочірні ядра, генетично ідентичні і мають таку ж кількість наборів хромосом, що і вихідна клітина. Мейотичні підрозділи - це два ядерні підрозділи, які виробляють чотири дочірні ядра, які генетично відрізняються і мають один хромосомний набір, а не два набори батьківської клітини. Основні відмінності процесів відбуваються при першому розподілі мейозу. Гомологічні хромосоми розділяються на різні ядра під час мейозу I, викликаючи зниження рівня плоїдії. Другий поділ мейозу набагато більше схоже на мітотичний поділ.

Множинний вибір

Мейоз виробляє ________ дочірні клітини.

А. два гаплоїдних
Б. два диплоїдні
С. чотири гаплоїдні
Д. чотири диплоїдні

Відповідь: C

На якій стадії мейозу сестринські хроматиди відокремлені один від одного?

А. профаза I
Б. профаза II
С. анафаза I
D. анафаза II

Відповідь: D

Частина мейозу, яка схожа на мітоз, - ________.

А. мейоз I
Б. анафаза I
С. мейоз II
D. інтеркінези

Відповідь: C

Якщо м'язова клітина типового організму має 32 хромосоми, скільки хромосом буде в гаметі того самого організму?

А. 8
Б. 16
С. 32
Д.

Відповідь: Б

Вільна відповідь

Поясніть, як випадкове вирівнювання гомологічних хромосом під час метафази I сприяє варіації гамет, вироблених мейозом.

Відповідь: Випадкове вирівнювання призводить до нових комбінацій рис. Хромосоми, які спочатку були успадковані особиною, що виробляє гамет, однаково надходили від яйцеклітини та сперми. У метафазі I дубльовані копії цих материнських та батьківських гомологічних хромосом шикуються в центрі клітини, утворюючи тетраду. Орієнтація кожної тетради випадкова. Існує рівний шанс, що материнські похідні хромосоми будуть звернені до будь-якого полюса. Те ж саме стосується і виведених батьківським шляхом хромосом. Вирівнювання має відбуватися по-різному практично в кожному мейозі. Оскільки гомологічні хромосоми розриваються в анафазі I, будь-яка комбінація материнської та батьківської хромосом буде рухатися до кожного полюса. Гамети, утворені з цих двох груп хромосом, матимуть суміш рис батьків індивіда. Кожна гамета унікальна.

Чим мейоз II схожий і відрізняється від мітозу диплоїдної клітини?

Відповідь: Два поділу схожі тим, що хромосоми шикуються вздовж метафазної пластини окремо, тобто непарні з іншими хромосомами (як при мейозі I). Крім того, кожна хромосома складається з двох сестринських хроматид, які будуть розтягнуті. Два підрозділи відрізняються тим, що в мейозі II є половина кількості хромосом, які присутні в диплоїдній клітці того ж виду, що зазнає мітозу. Це пояснюється тим, що мейоз я зменшив кількість хромосом до гаплоїдного стану.

7.3: Помилки в мейозі

Кількість, розмір, форма та смугастість хромосом роблять їх легко ідентифікованими в каріограмі та дозволяють оцінити багато хромосомних аномалій. Порушення хромосомного числа або анеуплоїдії, як правило, смертельні для ембріона, хоча кілька трисомних генотипів є життєздатними. Через інактивацію X аберації в статевих хромосомах зазвичай мають більш м'який вплив на людину. Анеуплоїдії також включають екземпляри, в яких сегменти хромосоми дублюються або видаляються. Хромосомні структури також можуть бути перебудовані, наприклад, шляхом інверсії або транслокації. Обидві ці аберації можуть призвести до негативного впливу на розвиток або смерть. Оскільки вони змушують хромосоми припускати викривлені пари під час мейозу I, інверсії та транслокації часто пов'язані зі зниженою фертильністю через ймовірність недиз'юнкції.

Множинний вибір

Генотипу XXY відповідає:

Синдром Клайнфельтера
Б. синдром Тернера
C. синдром Трипло-Х
Д.Якова

Відповідь: А

Аномалії кількості Х-хромосом, як правило, м'якше, ніж ті ж порушення в аутосомах через ________.

А. делеції
B. негомологічна рекомбінація
C. синапсіс
D. X інактивація

Відповідь: D

Анеуплоїдії шкідливі для індивіда через яке явище?

А. недиз'юнкція
Б. дозування гена
C. мейотичні помилки
D. X інакти

Відповідь: Б

Вільна відповідь

Особи з трисомією 21 частіше доживають до дорослого віку, ніж особи з трисомією 18. Виходячи з того, що ви знаєте про анеуплоїдії з цього модуля, що ви можете висунути гіпотезу про хромосомах 21 і 18?

Відповідь: Проблеми, викликані трисоміями, виникають через те, що гени на хромосомі, яка присутня в трьох примірниках, виробляють більше продукту, ніж гени на хромосомах, що мають лише дві копії. Клітка не має можливості регулювати кількість продукту, а відсутність балансу викликає проблеми в розвитку і утриманні особистості. Кожна хромосома різна, і відмінності в живучості можуть стосуватися кількості генів на двох хромосомах. Хромосома 21 може бути меншою хромосомою, тому незбалансованих генних продуктів менше. Також можливо, що хромосома 21 несе гени, продукти яких менш чутливі до відмінностей в дозуванні, ніж хромосома 18. Гени можуть бути менш залучені до критичних шляхів, або відмінності в дозуванні можуть зробити менше різниці в цих шляхах.