Страница 62 - гдз по биологии 11 класс учебник Пасечник, Каменский

Почему мутации проявляются редко?

В основном мутации представлены рецессивными генами, которые редко проявляются в популяции и носят накопительный характер.

Почему большинство мутаций вредные? Могут ли мутации быть полезными? Приведите примеры.

В зависимости от того, какие гены и каких хромосом затронуты мутациями, последствия могут быть различными: от быстрой гибели или тяжёлого заболевания развивающегося организма до полного отсутствия проявления в фенотипе. Мутации не всегда бывают вредными. Пример полезной мутации ━ усиленное образование меланина у населения экваториальной зоны. Этот пигмент защищает от солнечного ультрафиолета, способного вызвать рак кожи.

Другой вариант ━ повышение устойчивости к заболеваниям в районах с высоким риском инфицирования. Например, мутации в гене, кодирующем бета-цепь гемоглобина, что увеличивает устойчивость клеток крови к малярийному плазмодию ━ возбудителю малярии, разносимому комарами.

Что называют изменчивостью? Какие виды изменчивости вам известны? Что лежит в основе классификации этого свойства?

Изменчивость ━ это универсальное свойство биологических систем существовать в различных структурно-функциональных состояниях.

На организменном уровне следует прежде всего различать фенотипическую, или, как её чаще называют, модификационную, а также генотипическую, которая подразделяется на комбинативную (комбинационную) и мутационную, изменчивости. В основе классификации этого свойства лежит способ приобретения организмом изменчивости.

Составьте сравнительную таблицу генотипической и фенотипической изменчивости.

Приведите примеры признаков с широкой и узкой нормами реакции.

Рост человека является примером признака с узкой нормой реакции.

Вес крупного рогатого скота является примером признака с широкой нормой реакции.

Может ли модификационная изменчивость лежать в основе эволюционного процесса?

Модификационная изменчивость не передается по наследству, поэтому она не может лежать в основе эволюционного процесса.

Какие признаки подвергаются модификациям чаще?

Чаще всего модификациям подвергаются количественные признаки такие как масса тела, рост, удой молока.

Перечислите возможные причины мутаций.

Причины мутаций:

1. ионизирующее излучение;
2. контакт с химическими веществами;
3. прием антибиотиков;
4. близкородственные браки;
5. воздействие бактерий и вирусов;
6. ультрафиолетовой излучение.

Прочитайте текст и, используя полученную информацию, ответьте на какие вещества, содержащиеся в сигарете, наносят вред непосредственно курильщику, какие ━ его потомкам, а какие ━ и ему, и его потомкам? Ответ представьте в виде таблицы или схемы.

Чем грозит всего одна сигарета? Известно, что в состав сигареты входит огромное число органических соединений. Кроме того, какое-то количество их появляется при сгорании табака в процессе курения. Согласно последним оценкам, во время курения человек вдыхает около 7360 различных органических и неорганических соединений. И хотя среди них нет ни одного, которое было бы полезно для здоровья, наибольшую опасность представляют 70 веществ, которые оказывают весьма негативное влияние на организм человека. Их можно разделить на четыре группы:

1. Стимуляторы.
2. Отравляющие вещества.
3. Канцерогены и мутагены.
4. Тератогены.

Давайте рассмотрим «подрывную» деятельность некоторых из этих соединений более подробно.

Стимуляторы. Наиболее известным стимулятором, содержащимся в сигарете, является пиридин-З-N-метилпирролидин (С₁₀Н₁₄М₂), или никотин. Он представляет собой тёмную маслянистую жидкость с резким запахом и очень горьким вкусом, которая хорошо растворяется в жирах (именно поэтому никотин очень легко проходит через плазматические мембраны внутрь клеток). Сам по себе никотин не вызывает никаких заболеваний (в том числе и онкологических), однако именно он виноват в том, что у курильщика постепенно формируется зависимость от табака, которая представляет собой «широкие ворота» в организм для различных мутагенов, канцерогенов и т. п.

С этим веществом связано несколько весьма популярных заблуждений. Например, многие верят в то, что капля никотина убивает лошадь, или в то, что этот алкалоид оказывает успокаивающее действие (последнее заблуждение активно поддерживают сами курильщики, говорящие о том, что сигарета их успокаивает). На самом деле для того, чтобы убить среднестатистическую лошадь, потребуется ввести ей в кровь 450 мг очищенного никотина, т. е. около девяти капель (средняя капля жидкости похожей плотности будет включать примерно 50 мг вещества). В каждой же сигарете содержится примерно 10 мг чистого никотина, а при её выкуривании в организм попадает не более 20% от этого количества. Поэтому-то один из самых сильных ядов растительного происхождения убивает курильщика не сразу, а постепенно, путём формирования никотиновой зависимости.

Что касается утверждения о том, что никотин якобы помогает успокоиться, то и оно не соответствует действительности. Из-за того что этот алкалоид по своей структуре немного похож на медиатор ацетилхолин, он может воздействовать на никотиновые ацетилхолиновые рецепторы, находящиеся в синапсах нервных клеток. Когда подобное воздействие испытывают клетки симпатической нервной системы, то они стимулируют выброс гормона адреналина мозговым веществом надпочечников. Ну а адреналин, как мы помним, вызывает ускорение сердцебиения, увеличение кровяного давления и учащение дыхания, а также возрастание уровня глюкозы в крови. Именно поэтому никотин может провоцировать такие заболевания, как сахарный диабет второго типа (он вызывается постоянно высоким уровнем глюкозы в крови), и артериальная гипертония (она возникает из-за постоянно высокого кровяного давления).

Итак, несмотря на то что ни одно из вышеупомянутых заболеваний не связано с никотином непосредственно, тем не менее этот коварный алкалоид может способствовать их возникновению. А как же ему удаётся вызывать никотиновую зависимость? Дело в том, что никотин способен подавлять работу монаминоксидазы — фермента, расщепляющего многие медиаторы-амины, работающие в синапсах нейронов головного мозга. Таким образом, эти вовремя не уничтоженные медиаторы вновь соединяются с рецепторами и вызывают возбуждение определённых нервных клеток. А поскольку одним из таких медиаторов является дофамин, который возбуждает нейроны в центрах удовольствия мозга, то поначалу выкуривание каждой сигареты сопровождается ощущением удовольствия и комфорта.

Интересно, что через какое-то время это ощущение удовольствия проходит (поскольку, как мы помним, наш мозг быстро начинает игнорировать любое постоянное воздействие), однако к тому времени никотиновая зависимость оказывается сформированной — теперь для того, чтобы вновь и вновь испытать чувство комфорта, курильщик вынужден постоянно обращаться к сигарете. Ну а поскольку с каждым разом мозг начинает всё быстрее игнорировать воздействие дофамина на центр удовольствия, то количество выкуриваемых сигарет, необходимых для достижения комфортного состояния, начинает возрастать. Так курильщики оказываются в созданной ими самими ловушке — доходит до того, что некоторые из них, выкуривая около ста сигарет в день, всё равно не могут достичь того состояния комфорта и удовлетворения, которое посетило их при выкуривании первой сигареты!

Другим стимулятором, содержащимся в табаке, является бутадиен-1,3, он же дивинил (СН₂ = СН — СН = СН₂), — простой ненасыщенный углеводород. Это вещество, воздействуя на клетки сердечной мышцы, вызывает учащение сердцебиения и, следовательно, повышает вероятность возникновения инфарктов и инсультов.

Отравляющие вещества. Во время курения при сгорании жиров, содержащихся в клетках табачных листьев, образуется очень опасное вещество акролеин (альдегид акриловой кислоты, Н₂С = СН — СНО). Это соединение даже в малых количествах вызывает раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и обильное слёзоотделение. Именно акролеин несёт ответственность за постоянный кашель курильщика и слезящиеся глаза у тех, кто вдруг случайно оказался в полосе концентрированного табачного дыма.

Похожее воздействие на человеческий организм оказывают формальдегид (СН₂О) и ацетатальдегид (СН₃СНО), которые также образуются во время горения табака при окислении содержащихся в нём спиртов. Кроме того что оба эти вещества весьма токсичны, их также подозревают в том, что они к тому же обладают и канцерогенным эффектом. Кстати, те, кто считает, что электронные сигареты (ингаляторы с аэрозольными генераторами, аэрозоли которых содержат никотин) безвредны для здоровья, заблуждаются — формальдегид и ацетатальдегид присутствуют в дыме этих «табакозаменителей», причём в таких же количествах, что и в дыме обычной сигареты (кстати, акролеин там тоже присутствует).

Канцерогены и мутагены. Основными мутагенами табачных смол являются ароматические амины (кстати, это именно они, а вовсе не никотин, как ошибочно полагают многие курильщики, придают табачному дыму его специфический запах), а также И-нитрозамины. Эти вещества, которые используются в промышленности для производства пластмасс, красителей и пестицидов, могут образовывать прочные ковалентные связи с азотистыми основаниями ДНК, мешая тем самым нормальному считыванию с неё информации и синтезу белков. Некоторые из И-нитрозаминов способны вызывать онкологические заболевания, т. е. обладают также и канцерогенным эффектом.

Сильным канцерогеном является также образующийся во время сгорания табака из некоторых органических полимеров известный вам из курса органической химии бензол (С₆Н₆) - простейший ароматический углеводород. Даже в малых дозах это вещество способно вызывать такие тяжёлые онкологические заболевания, как лейкоз или рак костного мозга. Кроме того, бензол может оказывать негативное действие на клеточные мембраны, вызывая их деформацию и даже разрыв, а также запускать апоптоз (запрограммированную гибель) клеток эпителиальной и соединительной тканей.

Тератогены. Основными тератогенами табачных смол, т. е. веществами, вызывающими нарушение нормального развития эмбриона, являются многочисленные родственники бензола, полиароматические углеводороды, самый известный из которых — бензопирен (С₂₀Н₁₂). Как правило, эти вещества связываются с азотистыми основаниями на тех участках ДНК, где хранится информация о белках, регулирующих развитие зародыша. В результате этого считывание информации с такого участка проходит с нарушениями и образуется дефектный белок, воздействие которого приводит к появлению врождённых уродств (аномалий развития).

Некоторые тератогены также могут препятствовать нормальному делению клеток, а некоторые — блокировать работу белков, запускающих закономерный апоптоз в определённых местах у эмбриона. Так, например, возникает синдактилия - врождённый порок, проявляющийся в полном или частичном сращивании пальцев кисти или стопы. Эта аномалия появляется из-за того, что апоптоз, который должен разделить будущие пальцы, оказывается «выключен» в результате действия тератогена.

Итак, как видите, каждая сигарета содержит большое количество веществ, которые по-разному влияют на наш организм, однако каждое их воздействие оказывается вредоносным (хотя и на свой лад). Этим табак отличается от любого другого наркотического препарата, который, как правило, содержит одно-два опасных для организма вещества. В табаке же таких веществ сотни, а эффект воздействия многих из них на человеческий организм ещё не изучен. Однако даже того, что известно сейчас, вполне хватает для того, чтобы понять одну простую вещь — курить табак ни в коем случае нельзя, это опасно для здоровья не только самого курильщика, но и тех, кто его окружает, а также его детей.

Вещества наносящие вред непосредственно курильщику - никотин, дивенил, акролеин, формальдегид, ароматические амины и бензол.

Вещества наносящие вред потомкам курильщика ━ N-нитрозамины, бензол, бензапирен.

Вещества наносящие вред курильщику и его потомкам - бензол и N-нитрозамины.