Презентація "Формування адаптацій на молекулярному та клітинному рівнях організації"

Формування адаптацій на молекулярному та клітинному рівнях організації. Стратегії адаптацій організмів

Поміркуйте!Полярна риба – нототенія мармурова (Notothenia rossii) не перетворюється на шматок льоду у крижаній воді (-2 С), бо виробляє особливі білки, що гальмують замерзання рідини. Як формується ця адаптація?

Найзагальнішою спільною особливістю адаптацій є механізм їхнього виникнення. Пристосувальні ознаки формуються впродовж біологічної еволюції завдяки природному добору особин, які мають ознаку в найбільш вираженій формі, а не виникають одразу в готовому вигляді. Основою формування адаптацій є молекулярні та клітинні процеси збереження, зміни та реалізації генетичної інформації

Адаптація антарктичних риб. У деяких предкових особин сучасних нототеній відбулася дуплікація гена, що кодує трипсин. В новій копії гена відбулася «корисна» мутація: в її центрі декілька разів продублювався фрагмент, що кодує три амінокислоти. Так виникли первинні білки (глікопротеїни) крові риб, які перешкоджають кристалізації льоду. Вихідна популяція отримала переваги й більше шансів на виживання. Таким чином, молекулярною основою адаптацій є синтез нового типу макромолекул унаслідок мутацій та рекомбінацій генів.

Молекулярними й клітинними механізмами адаптацій є: Збільшення або зменшення концентрації білків унаслідок змін у їх клітинному синтезі;Приєднання до макромолекул речовин (активатори та інгібітори), що модифікують їх властивості;Зміна регуляторних функцій білків і клітинних процесів метаболізму;Зміна просторової організації біополімерів( наприклад, білок пуротонін міститься в отруті гримучих змій і в пшениці, де його відмінність визначається зайвим дисульфідним зв’язком №1)№1

Стратегія адаптацій організмів(адаптивна стратегія)Це певний загальний напрям формування пристосувань організмів різних видів, що забезпечує їхнє існування в часі.

Три стратегічні напрями адаптивних процесів (за тривалістю формування)Стратегія еволюційних адаптацій. Стратегія акліматизаціїСтратегія негайної адаптації

Стратегія еволюційних адаптацій. Має найбільш тривалий характер формування пристосувань до змін середовища і потребує зміни багатьох поколінь. Зміни цієї стратегії пов’язані зі змінами генетичної інформації, що визначають нові ознаки. Виникають нові молекули білків, що надають організмам здатності до засвоєння нових місцеіснувань. Прикладом цього типу адаптацій є формування білків-антифризів у полярних риб

До стратегії еволюційних адаптацій належать ароморфози, ідіоадаптації та загальна дегенерація. Що це за квітка і які її особливості будови?

Стратегія акліматизаціїЗдійснюється упродовж життя особин. У цьому випадку використовується генетична інформація, що була в геномі організмів від народження. Зміни мають характер неспадкових модифікацій. Заєць біляк. Забарвлення куріпки

Стратегія негайної адаптаціїВідбувається настільки швидко, що не може бути пов’язана зі змінами перебудови (експресії) генів або клітинних структур. Прикладом можуть бути позитивні або негативні таксиси рослин, адаптація еритроцитів до умов високогір’я.фототаксис. Кількість еритроцитів в крові збільшується

Тибет — дивовижна країна, яка знаходиться в Гімалаях на висоті 5000 м і вище над рівнем моря. У людей, що живуть при атмосферному тиску 760 мм. рт. ст., насичення гемоглобіну киснем становить 96%. Та на висоті, наприклад, у 6,5 км, де атмосферний тиск становить всього 330 мм. рт. ст., насичення киснем становить лише 65%. А при висоті 8 з гаком кілометрів цей показник падає до 50%. При цьому в організмі непідготовленої людини починають розвиватися негативні процеси, що призводять до гіпоксії, збільшення в'язкості крові, зростання ймовірних серцево-судинних патологій і навіть до висотного набряку легенів.

 Як з'ясувала група китайських і австралійських учених, в ДНК представників цього народу є спеціальні гени EGLN1 і EPAS1, що відповідають за більш ефективне використання наявного кисню, без підвищення кількості еритроцитів. Пізніше було розшифровано додатково 7 генів з ще більш складними назвами. Ці гени унікальні для тибетців, тобто не зустрічаються в такій комбінації і в потрібній кількості більше ні в одного народу нашої планети. Один з них, зокрема, допомагає сповільнити обмін речовин, що дозволяє тибетцям зберігати нормальну вагу при поганому харчуванні. Унікальний набір генів також відповідає за зміст окису азоту в тканинах, що сприяє розширенню судин. Вчені також відзначають, що у тибетців набагато вище частота дихання, ніж у мешканців рівнинних областей. Не менш цікавим фактом є і те, що ген EPAS1 ідентичний гену, знайденому при дослідженні ДНК останків денисівців. Ці стародавні люди жили на Алтаї і, можливо, є тими, від кого вони успадкували цей ген. Таким чином, виходить, що прекрасне самопочуття і витривалість жителів Тибету зумовлені фактом перебування у високогірних умовах з дитинства, а успадковуються генетично і притаманні всім тибетцям з народження. Як свідчать археологічні дані, перші поселення людей в районі Тибету з'явилися понад 5000 років тому. Виходить, що цей народ зумів за такий короткий за еволюційними мірками період не тільки придбати унікальні механізми адаптації до розрідженого повітря, але й закріпити їх на генетичному рівні.

Три стратегії формування адаптацій. Стратегія за принципом резистентності(активний шлях адаптацій)Стратегія за принципом толерантності(пасивний шлях адаптацій)Стратегія уникнення несприятливих упливів

Стратегія за принципом резистентностіПередбачає формування адаптивних механізмів підтримки гомеостазу внутрішнього середовища незалежно від змін середовища життя. Підтримування сталої температури тіла у гомойотермних тварин

Стратегія за принципом толерантностіВимагає підпорядкування життєвих функцій організмів змінам умов навколишнього середовища. Такий тип пристосувань реалізується переважно на рівні клітин і тканин, виявляється певним зниженням метаболізму, сповільненням поділу, росту й розвитку клітин. Гіпобіоз, або спокій вимушений у земноводних. Криптобіоз, або спокій фізіологічний. Анабіоз у тихоходок

Стратегія уникнення несприятливих упливів. Формування в організмів життєвих циклів і проявів поведінки, що дають змогу уникнути несприятливих змін чинників середовища. Швидке цвітіння рослин-ефемероїдів у сприятливий короткочасний сезонний період. Сезонні міграції тварин

Дякую за увагу!Опрацювати §3. Самостійна робота з ілюстрацією. Скелетні м’язи й адаптація. С.14 Біологія + Екологія життя. Стратегії адаптацій організмів.