Изменчивость

Конспект

Изменчивость

Раздел ЕГЭ 3.4. Генетика, ее задачи. Наследственность и изменчивость — свойства организмов. Методы генетики. Основные генетические понятия и символика. Хромосомная теория наследственности. Современные представления о гене и геноме

Генетика — наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов. Наследственность и изменчивость являются фундаментальными свойствами всех живых организмов. Они обеспечивают постоянство и многообразие видов и являются основой эволюции живой природы.

Задачи генетики:

  • Исследование механизмов хранения и передачи генетической информации от родительских форм дочерним.
  • Изучение механизма реализации генетической информации в процессе онтогенеза под контролем генов и влиянием условий внешней среды.
  • Исследование типов, причин и механизмов изменчивости всех живых существ.
  • Изучение взаимосвязи процессов наследственности, отбора и изменчивости как движущих факторов эволюции органического мира.

Методы генетики:

  • Гибридологический — анализ наследования признаков при скрещиваниях.
  • Цитологический — изучение хромосом: подсчёт их числа, описание структуры, поведения при делении клетки, а также связь между изменением структуры хромосом с изменчивостью признаков.
  • Биохимические и физико-химические методы — изучение структуры и функции генетического материала и выяснение этапов пути лен — признак» и механизмов взаимодействия различных молекул на атом пути.
  • Популяционный — изучение генетической структуры популяций и характера распределения в них генных частот для установления факторов, которые влияют на эти процессы.
  • Близнецовый и онтогенетический — анализ и сравнение изменчивости признаков в пределах различных групп близнецов позволяют оценить роль генотипа и среды и наблюдаемой изменчивости.
  • Генеалогический (метод анализа родословных) даёт возможность изучить наследование признаков и семьях.

Основные генетические понятия

Ген — структурная и функциональная единица наследственности живых организмов; участок ДНК, задающий последовательность определённого белка либо функциональной РНК.

Аллели — различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых локусах гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака.
Доминирование — форма взаимоотношений между аллелями одного гена, при которой один из них (доминантный) подавляет проявление другого (рецессивного).

Доминантный признак проявляется у гетерозигот и доминантных гомозигот.
Доминантный ген — аллель, определяющий развитие признака не только в гомозиготном, но и в гетерозиготном состоянии; такой признак будет называться доминантным.

Рецессивный ген — аллель, определяющий развитие признака только в гомозиготном состоянии; такой признак будет называться рецессивным.
Гомозигота — диплоидный организм, несущий идентичные аллели гена в гомологичных хромосомах.

Гетерозигота — диплоидный организм, копии генов которого в гомологичных хромосомах представлены разными аллелями.
Локус — участок хромосомы, в которой расположен определённый ген.

Гены эукариот состоят из нескольких элементов: регуляторная часть (влияние на активность гена в разные периоды жизни организма) и структурная часть (информация о первичной структуре кодируемого белка). Гены эукариот прерывисты, их ДНК содержит кодирующие участки — экзоны, чередующиеся с некодирующими — нитронами.

Генотип — совокупность генов организма.
Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма, сформировавшегося на базе генотипа во время индивидуального развития.
Геном — совокупность генов, свойственных для гаплоидного набора хромосом данного биологического вида. Геном, в отличие от генотипа, является характеристикой вида, а не особи, поскольку описывает набор генов, свойственных данному виду, а не их аллели, обусловливающие индивидуальные отличия отдельных организмов. Степень сходства геномов разных видов отражает их эволюционное родство.

Генетическая символика

АА ⇒ Доминантная гомозигота (даёт один тип гамет (А))
аа ⇒ Рецессивная гомозигота (один тип гамет (а))
Аа ⇒ Гетерозигота (два типа гамет (А; а))
Р ⇒ Родители
G ⇒ Гаметы
F ⇒ Потомство, число внизу или сразу после буквы указывает на порядковый номер поколения
F1 ⇒ Гибриды первого поколения
F2 ⇒ Гибриды второго поколения
⇒ Материнский организм
⇒ Отцовский организм
× ⇒ Значок скрещивания

Наследственность и изменчивость

Наследственность проявляется в способности организма передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение.

Материальной единицей наследственности являются гены, расположенные у прокариот в нуклеоиде, а у эукариот — в генетическом материале ядра и двумембранных органелл.

 Совокупность генов организма называют генотипом. Именно он обуславливает развитие большинства его признаков.

Изменчивость — это способность организмов приобретать новые признаки под действием условий среды. Различают генотипическую и фенотипическую изменчивость.

Генотипическая (наследственная) изменчивость затрагивает наследственную информацию организма и проявляется в двух формах: мутационной и комбинативной.

 В основе комбинативной изменчивости лежат половой процесс, кроссинговер и случайный характер встреч гамет в процессе оплодотворения. Это создаёт огромное разнообразие генотипов.

 Мутационная связана с возникновением мутаций, которые могут затрагивать как отдельные гены, так и целые хромосомы или даже весь их набор. В зависимости от природы возникновения мутации делят на спонтанные и индуцированные.

Мутации делят на соматические и генеративные в зависимости от типа клеток, в которых они возникают. Наблюдения показывают, что многие мутации вредны для организма. Лишь некоторые из них могут оказаться полезными. Вещества и воздействия, приводящие к возникновению мутаций, называются мутагенными факторами, или мутагенами.

Фенотипическая (ненаследственная, или модификационная) изменчивость связана с возникновением модификационных изменений признаков организма, не затрагивающих его геном. Исследования модификационной изменчивости доказывают, что наследуется не сам признак, а способность проявлять этот признак в определённых условиях.

 Модификационная изменчивость не имеет эволюционного значения, т. к. не связана с образованием новых генов. Так, размеры листьев одного дерева варьируют в довольно широких пределах, хотя генотип их одинаков.

Если листья расположить в порядке нарастания или убывания их длины, то получится вариационный ряд изменчивости данного признака.

Хромосомная теория наследственности

Т. Морган с учениками сформулировал хромосомную теорию наследственности в начале XX в. Основные её положения:

  1. Гены находятся в хромосомах, располагаются в них линейно на определённом расстоянии друг oi друга и не перекрываются.
  2. Гены, расположенные в одной хромосоме, относятся к одной группе сцепления. Число групп сцепления соответствует гаплоидному числу хромосом.
  3. Признаки, гены которых находятся в одной хромосоме, наследуются сцепленно.
  4. В потомстве гетерозиготных родителей новые сочетания генов, расположенных в одной паре хромосом, могут возникать в результате кроссинговера.
  5. Частота кроссинговера, определяемая по проценту кроссоверных особей, зависит от расстояния между генами.
  6. На основании линейного расположения генов в хромосоме и частоты кроссинговера как показателя расстояния между генами можно построить карты хромосом.

Это конспект для 10-11 классов по теме «Генетика. Наследственность и изменчивость». Выберите дальнейшее действие:

Источник: https://uchitel.pro/%D0%BD%D0%B0%D1%81%D0%BB%D0%B5%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C-%D0%B8-%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%87%D0%B8%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C/

Наследственность и изменчивость – Биология Егэ

Изменчивость

Одно из важнейших свойств живых организмов — способность изменять признаки в зависимости от условий окружающей среды.

Изменчивость — это возникновение индивидуальных различий между особями одного вида.

Благодаря изменчивости популяции становятся генетически разнородными, и у вида появляется больше шансов приспособиться к изменению внешних условий.

Существуют два вида изменчивости:

  • ненаследственная (фенотипическая);
  • наследственная (генотипическая).

Ненаследственная (фенотипическая) изменчивость — это способность живого организма (фенотипа) подстраиваться под факторы внешней среды в пределах своего генотипа.

Фенотипическая изменчивость способствует приспособлению организмов к изменению условий внешней среды. Так, у домашних животных при улучшении условий содержания увеличивается продуктивность: надои и жирность молока, яйценоскость и др. Зайцы меняют окрас шерсти зимой и летом, а растения одуванчика, выросшие на бедной и плодородной почве, различаются размерами, числом листьев и соцветий.

 

Примеры фенотипической изменчивости можно наблюдать в повседневной жизни: кожа человека под воздействием ультрафиолетовых лучей становится тёмной; в результате физических нагрузок развиваются мышцы.

Наследственная изменчивость

Наследственная (генотипическая) изменчивость — способность живого организма изменять свой генотип.

Благодаря генотипической изменчивости особь может приобретать признаки, ранее не свойственные её виду. По Дарвину, генотипическая изменчивость является основным двигателем эволюции.

Различают следующие виды наследственной изменчивости:

  • мутационная;
  • комбинативная.

Мутационная изменчивость — случайные скачкообразные наследуемые изменения признаков.

Примером мутационной наследственности может служить появление животных-альбиносов, растений с изменённой формой листьев или необычной окраской лепестков. Так, иногда встречаются растения одуванчика с белой или оранжевой окраской цветков в соцветии.

   

У человека мутационной изменчивостью обусловлены фенилкетонурия, полидактилия (шестипалость), сидром Дауна и т. д.

Комбинативная изменчивость — возникновение у особей различий, обусловленных новым сочетанием родительских генов.

Возникает при половом размножении. При этом признаки родительских особей  случайным образом комбинируются в ряду поколений, повышая разнообразие организмов в популяции.

Щенки одного помёта

В результате действия разных форм изменчивости каждая природная популяция характеризуется высокой степень генетической разнородности и благодаря этому способна приспосабливаться к постоянно изменяющейся среде обитания.

Изменчивость – это способность организма приобретать новые признаки в процессе онтогенеза. Различают наследственную и ненаследственную изменчивость. Ненаследственная или модификационная изменчивость не затрагивает наследственного материала организма, носит групповой характер, происходит в пределах нормы реакции.
Норма реакции – свойство ге-шотипа обеспечивать в определенных пределах развитие данного онтогенеза в зависимости от меняющихся условий среды. Например, капуста в жарких странах не завязывает кочана, продуктивность животных падает при плохом уходе. Одни признаки (например, молочность, вес) могут обладать широкой нормой реакции, другие (окраска шерсти)— узкой. Таким образом, организмом наследуется не признак, а способность организма (его генотипа) в результате взаимодействия с условиями среды давать определенный фенотип или, иначе говоря, наследуется норма реакции организма на внешние условия. Если некоторое количество организмов расположить в порядке возрастания или убывания признака (например, длины), то получится ряд изменчивости данного признака, слагающийся из отдельных вариант, называемый вариационным рядом.
Варианта — это единичное выражение развития признака. Размах вариаций и частоту встречаемости отдельных вариант изучают с помощью вариационной кривой – графического выражения изменчивости признака. Используя данные кривой, определяют среднюю величину данного признака. Модификационная изменчивость дает возможность особям приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям среды.
Виды наследственной изменчивости:
  • Наследственность – это свойство живых организмов сохранять и передавать признаки в ряду поколений. Благодаря наследственности из поколения в поколение сохраняются признаки вида, породы.
  • Наследственная изменчивость (мутационная или генотипическая) связана с изменением генотипа особи, поэтому возникающие изменения наследуются. Она является материалом для естественного отбора. Дарвин назвал эту наследственность неопределенной. Основой наследственной изменчивости являются мутации – внезапные скачкообразные и ненаправленные изменения исходной формы. Они ведут к появлению у живых организмов качественно новых наследственных признаков и свойств, которых ранее в природе не существовало. Источник наследственной изменчивости – мутационный процесс. Различают несколько типов мутаций: геномные, хромосомные и генные.
  • Цитоплазматические мутации – связаны с изменениями органоидов цитоплазмы, содержащих ДНК (митохондрии и пластиды). Эти мутации наследуются по материнской линии, т.к. зигота при оплсн-дотворении всю цитоплазму получает от яйцеклетки. Пример: пестролистность растений связана с мутациями в хлоролластах.
Мутации, затрагивающие половые клетки (генеративные мутации), проявляются в следующем поколении. Мутации соматических клеток проявляются в тех органах, которые включают измененные клетки. У животных соматические мутации не передаются по наследству, поскольку из соматических клеток новый организм не возникает. У растений, размножающихся вегетативно, соматические мутации могут сохраняться.

Источник: https://www.sites.google.com/site/biologiaege/nasledstvennost-i-izmencivost

Изменчивость

Изменчивость

Под изменчивостью понимают способность организмов приобретать признаки и свойства отличные от родительских, характерных для данного вида. Изменчивость является общим свойством всех живых систем и может выражаться в изменении как генотипа, так и фенотипа.

Традиционно различают ненаследственную и наследственную изменчивость.

Модификационная изменчивость

Модификационная (фенотипическая) изменчивость – изменения фенотипа организма, обусловленные влиянием факторов внешней среды. Данный вид изменчивости не приводит к изменениям генотипа особи – все изменения касаются только фенотипа.

Напомню, что генотипом называют генетическую конституцию – совокупность генов одного организма, полученных от родителей. Фенотип (греч. phаino – обнаруживаю) – совокупность наблюдаемых характеристик организма (любой морфологический, гистологический, биохимический, поведенческий признак).

Для модификационной изменчивости характерен групповой характер, она часто (но не всегда) служит приспособлением к условиям внешней среды. Известным примером модификационной изменчивости является изменение окраски шерсти у зайца-беляка в зависимости от сезона года.

Такое изменение окраски делает их более приспособленными, повышает выживаемость: заяц сливается с внешней средой и становится незаметен для хищников.

Однако не стоит забывать об относительности любой приспособленности: если среда резко изменится, то белый заяц на фоне темной земли станет легкой добычей для хищников.

Еще одним примером модификационной изменчивости служит изменение окраски шерсти у гималайских кроликов. Они рождаются полностью белыми, так как их эмбриональное развитие протекает в условиях повышенной температуры.

Однако в результате воздействия холода на разные участки их тела, шерсть начинает темнеть. В естественных условиях шерсть темная на ушах, носе, лапах и хвосте.

В эксперименте лед привязывают к спине, и через некоторое время шерсть на этом месте начинает темнеть. Это наглядно демонстрирует влияние внешней среды на проявление признака.

Вам известно, что человек, побывавший на солнце, получает его “отпечаток” – загар. Потемнение цвета кожи в данном случае связано с активной выработкой пигмента меланина, который защищает кожу и внутренние органы от УФ излучения.

Загар также является типичным примером модификационной изменчивости. Одни люди загорают быстро, у других этот процесс занимает гораздо больше времени – все дело в норме реакции.

Норма реакции

Нормой реакции называют генетически (наследственно) закрепленные пределы (границы) изменчивости признака. Принято говорить, что у каждого признака существует определенная норма реакции: она может быть узкой или широкой.

Узкая норма реакции характерна для признаков, которые относятся к качественным: форма глаза, желудка, сердца, размеры головного мозга, рост.

Количественные признаки имеют широкую норму реакцию и достаточно вариабельны в течение жизни: яйценоскость кур, удойность коров, вес, размер листьев.

Итак, подведем итоги.

Для фенотипической (ненаследственной, групповой, определенной) изменчивости характерно:

  • Причина изменения – влияние факторов внешней среды
  • Изменения признаков организма не затрагивают генотип, происходят в соматических клетках и не передаются потомкам
  • Изменение признаков ограничено в пределах нормы реакции, которая определяется генотипом
  • Изменчивость носит групповой характер, характерна для многих особей (к примеру, сезонная изменчивость)

Наследственная изменчивость

Наследственная изменчивость (неопределенная, индивидуальная, генотипическая) – форма изменчивости, вызванная изменениями генотипа организма, которые могут быть связаны с мутационной или комбинативной изменчивостью.

В отличие от модификационной изменчивости, где затрагивается только фенотип (внешние проявления), генотипическая изменчивость затрагивает генотип, а это означает, что генетические изменения затрагивают и половые клетки, которые передаются потомству. Поэтому и называется она – наследственная.

Комбинативная изменчивость

Комбинативная изменчивость возникает в результате появления у потомков новых сочетаний генов (комбинаций). Эти комбинации возникают во время мейоза в результате хорошо вам знакомого (я надеюсь!) кроссинговера – обмена участками между гомологичными хромосомами.

Запомните, что в основе комбинативной изменчивости лежит три краеугольных момента:

  • Случайная комбинация генов в ходе кроссинговера
  • Независимое расхождение хромосом в мейозе
  • Случайная встреча гамет при оплодотворении

Я всегда говорю ученикам, что комбинативная изменчивость – это полная неопределенность: мы не знаем, какие комбинации возникнут между генами при кроссинговере, не знаем, какие хромосомы образуются и в какие гаметы они разойдутся, и, наконец, не знаем какие половые клетки (гаметы) встретятся при оплодотворении.

То, что мы отличаемся от своих родителей, и есть результат этих неопределенностей.

Мутационная изменчивость

Мутационная изменчивость связана с возникновением мутаций. Мутации (лат. mutatio – изменение) – внезапные, возникающие спонтанно или вызванные мутагенами наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

Для того, чтобы понять суть мутационной изменчивости, давайте дадим характеристику мутациям:

  • Мутации – резкие спонтанные изменения генотипа
  • Стойкие, передаются потомкам через половые клетки (гаметы)
  • Ненаправленные. Большинство мутаций – вредные (часть из них летальные), лишь очень небольшая часть носит полезный приспособительный характер, мутации также могут быть безразличными (нейтральными) для организма
  • Носят индивидуальный характер

Среди мутаций различают следующие виды:

  • Генные (точечные)
  • Изменения при генных мутациях происходят в последовательности нуклеотидов молекулы ДНК. Может случаться такое, что один или несколько нуклеотидов выпадают из ДНК (делеция), вставляются новые нуклеотиды, удваиваются имеющиеся нуклеотиды (дупликация).Изменения ДНК ведут к тому, что в результате на рибосомах синтезируется белок с иной аминокислотной последовательностью. К примеру: изначально триплет ДНК “ТАЦ” кодировал аминокислоту “Мет”, нуклеотид “Т” выпал из триплета произошла вставка нуклеотида “Г”. В результате вместо аминокислоты “Мет” теперь синтезируется аминокислота Вал.Новые аминокислоты могут поменять свойства белка, так что признак, за который он отвечает, будет меняться. Только что вы узнали об универсальной схеме – изменении фенотипа в результате изменений генотипа.

  • Хромосомные
  • В результате хромосомных мутаций происходят структурные изменения хромосом (не следует путать с кроссинговером, который происходит в норме и подразумевает обмен участками между гомологичными хромосомами). Последствия хромосомных мутаций часто оказываются летальны.В результате таких мутаций может происходить утрата (делеция) участка хромосомы, его удвоение (дупликация), поворот на 180° (инверсия), перенос участка одной хромосомы на другую (транслокация), перенос участка внутри одной хромосомы (транспозиция).

  • Геномные мутации
  • Данный тип мутаций проявляется в изменении числа хромосом. Выделяют:

    • Автополиплоидию – кратное увеличение числа наборов хромосом
    • В результате таких мутаций количество хромосом увеличивается в кратное количество раз (2,3,4 и т.д.). В результате получаются организмы триплоиды, тетраплоиды и т.д. Иногда такие мутации вызывают искусственно, к примеру, в селекции растений. Известно, что у полиплоидов более крупные и сочные плоды.В селекции полиплоидию у растений вызывают добавлением специального химического вещества – колхицина, который блокирует образование нитей веретена деления. Вследствие этого хромосомы не расходятся и остаются в одной клетке – набор хромосом увеличивается в 2 раза.

    • Аллополиплоидия (греч. állos — другой и polýploos — многократный) – объединение в организме хромосомных наборов от разных видов или родов
    • Имеет значение в процессе видообразования. Примером данной мутации может послужить отдаленная гибридизация (аутбридинг) пшеницы и ржи. Их генотип состоит из гаплоидного набора пшеницы (n) и гаплоидного набора ржи (m). В результате такого скрещивания получают растение – тритикале. Тритикале дает отличный урожай, однако из-за геномной мутации это растение стерильно.Также примером отдаленной гибридизации, соответственно и аллополиплоидии, является гибрид осла (самца) и лошади (самки) – мул. Это животное отличается большой выносливостью, но опять-таки бесплодное вследствие геномной мутации.

    • Анеуплоидия (греч. ἀν- — отрицательная приставка + εὖ — полностью + πλόος — кратный + εἶδος — вид
    • Анеуплоидия – изменение кариотипа (совокупность признаков хромосом), при котором число хромосом в клетках не кратно гаплоидному набору (n). Таким образом, в результате анеуплоидии отсутствует одна (или несколько) хромосом, либо же хромосомы имеются в избытке (“лишние” хромосомы).В случае отсутствия в хромосомном наборе одной хромосомы говорят о моносомии, двух хромосом – нуллисомии. Если к паре хромосом добавляется одна лишняя, говорят о трисомии.Наследственные болезни, в том числе связанные с геномными мутациями: синдром Шерешевского-Тёрнера, Дауна – мы более детально обсудим в следующей статье, которая посвящена наследственным заболеваниям.

Раз уж мы затронули аутбридинг, то следует коснуться явления инбридинга и гетерозиса для их полного понимания.

Инбридинг (англ. in — в, внутри + breeding — разведение) – скрещивание близкородственных форм, в результате которого в ряду поколений увеличивается гомозиготность. С помощью инбридинга выводят чистые линии (AA, aa, BB, bb). Однако известно, что близкородственное скрещивание может приводить к проявлению рецессивных генов заболеваний и ослаблению потомства.

Гетерозис (греч. ἕτερος – другой + -ωσις – состояние) – явление увеличения жизнеспособности гибридов, вследствие унаследования ими различных вариантов аллельных генов от своих разнородных родителей. Увеличение жизнеспособности связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние.

Источник: https://studarium.ru/article/129

Генотипическая изменчивость

Генотипическая изменчивость — изменение фенотипа вследствие изменения генотипа (т.е. наследственные изменения признаков организма, определяемые генотипом и сохраняемые в ряду поколений).

♦Свойства генотипической изменчивости. Изменения:

■ возникают случайно и внезапно (скачкообразно);■ носят индивидуальный характер (наблюдаются у отдельных особей);■ передаются по наследству;■ неадекватны условиям среды (могут быть нейтральными, вредными или полезными);

■ могут привести к образованию новых популяций или гибели отдельных особей.

♦ Виды генотипической изменчивости:

■ комбинативная;
■ мутационная.

Комбинативная изменчивость — изменчивость, обусловленная получением потомками новых комбинаций (сочетаний) родительских генов.

❖ Причины комбинативной изменчивости:■ перекомбинация генов при кроссинговере;■ независимое расхождение хромосом и хроматид в мейозе при созревании половых клеток;

■ случайное сочетание генов материнской и отцовской гамет при оплодотворении.

Мутационная изменчивость — изменчивость, вызванная мутациями, т.е. внезапными изменениями генетического материала организма, передающимися по наследству.

Подробней о мутациях, их причинах и свойствах см. ниже.

❖ Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости (закон Н.И. Вавилова): виды и роды, близкие генетически, связанные единством происхождения, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.

■ Зная формы изменчивости одного вида, можно предположить существование (или предвидеть появление) сходных форм у родственных видов и родов.

■ Закон позволяет моделировать наследственные болезни человека в экспериментах на животных.

Сравнительная характеристика Форм изменчивости

В приведенной ниже таблице дана сравнительная характеристика модификационной, комбинативной и мутационной форм изменчивости.

Мутации

Мутация — внезапное, естественное или вызванное искусственно, наследуемое изменение генетического материала организма.

Мутант — организм, наследственно измененный в результате мутации.

Мутагены — факторы среды, вызывающие мутации.

❖ Типы мутаций:

в зависимости от изменения генетического материала:генные — изменение структуры молекулы ДНК в пределах гена; хромосомные (внутрихромосомные и межхромосомные) -мутации, связанные с изменением структуры хромосом; геномные (полиплоидия и гетероплоидия) — изменение числа хромосом в клетках (из-за их нерасхождения к полюсам клеток при мейозе или митозе);

■ в зависимости от происхождения: спонтанные (происходят в естественных условиях под действием мутагенных факторов среды без вмешательства человека); индуцированные (возникают при направленном воздействии на организм мутагенными факторами);

■ в зависимости от типа клеток, в которых произошли мутации: соматические и генеративные (в половых клетках);

■ по значению для организма: положительные (повышают приспособленность и жизнестойкость организма), нейтральные, отрицательные (снижают жизнеспособность организма) и летальные (несовместимые с жизнью).

В конкретных условиях среды естественный отбор поддерживает и закрепляет положительные мутации и элиминирует (ослабляет и устраняет) отрицательные и летальные мутации.

Положительные мутации относительно редки, но именно они являются основой прогрессивной эволюции.

❖ Причины мутаций:

■ спонтанные ошибки при репликации ДНК и транскрипции РНК, нарушение расхождения хромосом при клеточном делении;

■ действие физических факторов: ионизирующей радиации, гамма-излучения, рентгеновских и ультрафиолетовых лучей;

■ действие химических соединений, используемых в сельском хозяйстве (гербицидов и пестицидов), медицине (лекарственных препаратов и антисептиков), производстве (консервантов продуктов, тяжелых металлов — свинца, ртути, меди и др.) и т.д.;

■ проникновение в организм биологических объектов (вирусов, бактерий и др.), способных вызвать нарушение структуры ДНК.

❖ Свойства мутаций:■ возникают внезапно, скачкообразно;■ могут затрагивать как доминантные, так и рецессивные гены;■ передаются по наследству;■ не образуют непрерывных рядов (не группируются вокруг среднего значения признака);■ ненаправленны, т.е. мутировать может любая часть генотипа;■ происходят относительно редко; при этом чем больше генов, тем выше частота мутаций;

■ одни и те же или сходные мутации могут возникать повторно.

Каждый вид и популяция содержат множество различных мутантных генов, составляющих резерв наследственной изменчивости и являющихся элементарным материалом для естественного отбора.

Мутации, затрагивающие доминантные гены, сразу же проявляются фенотипически и поэтому подвергаются действию естественного отбора с момента возникновения.

Мутации, затрагивающие рецессивные гены, у гетерозигот находятся в скрытом состоянии, образуя резерв наследственной изменчивости. Такие мутации фенотипически проявляются только после их накопления в популяции и появления рецессивных гомозигот, которые подвергаются естественному отбору.

Особенности наследственности и изменчивости человека

Наследственность и изменчивость человека подчиняется тем же биологическим законам, что и наследственность и изменчивость других живых организмов.

❖ Трудности изучения наследственности и изменчивости человека:■ невозможность экспериментирования (в том числе направленных скрещиваний для последующего генетического анализа, получения индуцированных мутаций и т.д.

);■ невозможность создания одинаковых и строго контролируемых условий жизни для изучаемых групп людей;■ малое количество потомков;■ позднее половое созревание и медленная смена поколений;■ сложный кариотип (2n = 46) с большим числом групп сцепления;

■ небольшая точность регистрации наследственных признаков.

♦ Основные методы изучения наследственности и изменчивости человека.■ генеалогический;■ близнецовый;■ цитогенетический;■ рекомбинантной ДНК;■ биохимические;

■ дерматоглифический (изучение рельефа кожи на пальцах, ладонях и подошвах стоп; применяется для определения зигот-ности близнецов, в диагностике некоторых наследственных заболеваний, в судебной медицине, криминалистике).

Медицинская генетика — раздел генетики человека, изучающий наследственные болезни.

Некоторые наследственные болезни человека

Задачи медико-генетических консультаций:■ широкое использование методов дородовой диагностики наследственных болезней;■ консультирование и диспансерное наблюдение семей с наследственной патологией;■ определение вероятности рождения больного ребенка;

■ объяснение родителям способов предупреждения рождения детей с наследственной патологией.

Изменчивость

Источник: https://esculappro.ru/izmenchivost.html

Изменчивость организмов. Урок 8

Изменчивость

Изменчивость – это совокупность различий по тому или иному признаку между особями одного вида или популяции. Это свойство живых организмов наряду с наследственностью является предметом изучения генетики.

Морфологические различия популяций поразили Дарвина и Уоллеса во время их путешествий и стали одной из причин возникновения теории эволюции.

Предсказуемый результат передачи признаков по наследству послужил основой для работ Менделя.

Дарвин сделал вывод, что признаки могут развиваться в результате отбора, а Мендель объяснил механизм, благодаря которому ведётся этот отбор. Но не все признаки передаются по наследству.

Одни из них формируются только под влиянием генотипа и наследуются, на другие оказывает влияние внешняя и внутренняя среда, как в том случае про сиамских кошек и гималайских кроликов, который мы рассматривали в уроке про отклонения от законов Менделя. По причине зависимости и независимости от генотипа изменчивость делят на группы (рис.1).

Рис. 1. Виды изменчивости в живой природе

Изменчивость и норма реакции

Но могут ли признаки изменяться бесконечно? Меланин у человека вырабатывается в коже под действием солнечных лучей. Значит ли это, что мы можем превратиться в негров? А развивая скорость бега, сможем ли мы когда-либо обогнать несущегося гепарда?

В генотипе заложен предел изменчивости признака, он называется нормой реакции. Характеристики изменяются в разной степени, в зависимости от типа признаков норма реакции бывает узкой и широкой.

Формирование фенотипа происходит в результате онтогенеза при взаимодействии генотипа и окружающей среды. Одна из центральных проблем генетики – выяснение соотносительной роли генотипа и условий среды обитания. Например, развитие таких человеческих качеств как индивидуальность, интеллект, темперамент зависят как от наследственных, так и от средовых факторов.

Признаки модификационной изменчивости. Таб. 1.

Название признакаХарактеристика признакаПримеры
1. Могут быть обратимыми и необратимыми.Со сменой условий среды у особей меняется степень выраженности признака.·      Обратимые: загар у человека, удойность у коров, вес тела животных и человека.

·      Необратимые: шрамы на теле, искривление костей при рахите, рост человека.

2. В большинстве случаев – адекватность, она же интенсивность (определённость, или предсказуемость).Степень выраженности признака зависит от продолжительности и интенсивности действия того или иного фактора.·      Чем дольше мы будем находиться под прямыми солнечными лучами, тем сильнее загорим.

·      Чем дольше упражняться, тем сильнее и больше мышцы.

3. Может иметь приспособительный (адаптивный) характер.В ответ на изменившиеся условия среды, особь изменяет свой фенотип, чтобы выжить.У человека, поднимающегося высоко в горы, увеличивается число эритроцитов в крови.
4. Массовый (групповой) характер, или направленность.У сходных по генотипу особей в одинаковых условиях будут наблюдаться примерно одинаковые модификации.·      Все отдельно стоящие сосны обладают раскидистой кроной, и ветви у них растут по всей длине ствола.

·       К зиме у всех волков шерсть становится гуще, но только при условии жизни на улице. В тёплом зоопарке они утрачивают такую способность.

·      У всех здоровых людей со светлой кожей воздействие солнечных лучей вызывает образование загара.

5. Устойчивое наследование возникающих изменений отсутствует.Наследуется только норма реакции, в пределах которой могут происходить изменения.Исключение: у бактерий в течение нескольких поколений может сохраняться устойчивость к мышьяку.
6. Появляется в течение жизни.Организм не родится с такими признаками, они возникают под действием среды в течение жизни.Цвет волос и цвет радужной оболочки глаз может выцветать при воздействии ультрафиолета.

Статистический анализ модификационной изменчивости

Количественные признаки поддаются определённому описанию.

Для характеристики степени их изменчивости, нахождения среднего, максимального и минимального значений, применяют статистические методы – построение вариационного ряда и вариационной кривой.

При этом каждый признак и его конкретное число называется вариантой. Чтобы охарактеризовать количественный признак, нужно произвести измерения и составить вариационный ряд.

Вариационный ряд – это свойство организма, которое состоит из отдельных видоизменений, расположенных в порядке увеличения или уменьшения. Для объективной характеристики изменчивости признака нужно исследовать большое количество особей, статистические закономерности выводятся только при наличии большого количества данных.

Алгоритм построения вариационного ряда и установления предела изменчивости на примере размера семян тыквы:

  1. Измеряем длину семян от вершины до основания. Все данные записываем в ряд.

2. Располагаем данные числа в порядке увеличения.

3. Определяем частоту встречаемости каждой варианты. Для этого подсчитываем количество семян, имеющих одинаковую длину, и записываем данные в таблицу.

4. На основании данных таблицы строим вариационную кривую: по оси абцисс отмечаем длину семян, по оси ординат – частоту встречаемости. Соединяем точки на графике.

Иллюстрация из учебника А. В. Теримова «Биология»

5. Анализируем график. Максимальная возможная величина семян тыквы равна 19 мм, минимальная — 8 мм, средняя — 13-14 мм. Варианты со средним значением встречаются чаще, а с крайними – реже. Они являются отклонениями от нормы – от среднего значения. Чем сильнее отклонение, тем меньше частота встречаемости.

Чтобы точно определить среднее значение изменчивости признака, нужно высчитать его по формуле:

M=Ʃ(ʋ х p)/n,

где M – среднее значение, Ʃ – знак суммирования, ʋ — значение варианты, p – частота встречаемости этой варианты, n – общее число вариант ряда. Это формула нахождения среднего значения вам знакома из математики.

Вам будет интересно

Источник: https://tvoiklas.ru/izmenchivost-organizmov-urok-8/

Books-med
Добавить комментарий