Типы наследственной изменчивости.

Конспект по теме

 

«Закономерности изменчивости»

 

План конспекта

1. Классификация изменчивости.

2. Модификационная изменчивость и её характеристика.

3. Норма реакции признака.

4. Типы наследственной изменчивости.

5. Комбинативная изменчивость

6. Мутационная изменчивость

7. Мутагенные факторы среды

8. Классификация мутаций

9. Мутации по характеру изменения генотипа.

10. Геномные мутации.

11. Хромосомные мутации.

12. Генные мутации.

13. Закон гомологических рядов.

 

Классификация изменчивости.

 

Изменчивостью называют способность живых организмов приобретать новые признаки и свой­ства. Благодаря ей, организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания.

 

Изменчивость

 

Ненаследственная Наследственная

Фенотипическая Генотипическая

Модификационная

Комбинативная Мутационная

Различают два типа изменчивости: наследственную, или генотипическую, и ненаследственную, или фенотипическую, — изменчивость, при которой изменений генотипа не происходит.

Большую роль в формировании признаков организмов играет среда его обитания. Каждый организм разви­вается и обитает в определенной среде, испытывая на себе действие ее факторов, способных изменять морфологичес­кие и физиологические свойства организмов, т. е. их фено­тип.

 

Модификационная изменчивость и её характеристика

 

Изменчивость организмов, возникающая под влияни­ем факторов внешней среды и не затрагивающая геноти­па, называется модификационной.

 

Модификационная изменчивость называется фенотипической, так как под влиянием внешней среды происходит изменение фенотипа, генотип остается неизменным. Клас­сическим примером изменчивости признаков под действи­ем факторов внешней среды является разнолистность у стрелолиста: погруженные в воду листья имеют лентовид­ную форму, листья, плавающие на поверхности воды, — округлую, а находящиеся в воздушной среде — стрело­видные. Если же все растение оказывается полностью по­груженным в воду, его листья только лентовидные. Под действием ультрафиолетовых лучей у людей (если они не альбиносы) возникает загар в результате накопления в коже меланина, причем у разных людей интенсивность окраски кожи различна. Если же человек лишен действия ультрафиолетовых лучей, изменение окраски кожи у него не происходит.

 

- Модификационная изменчивость носит групповой ха­рактер, то есть все особи одного вида, помещенные в одинаковые условия, приобретают сходные признаки. Например, если сосуд с эвгленами зелеными поместить в темноту, то все они утратят зеленую окраску, если же вновь выставить на свет — все опять станут зелеными.

 

- Модификационная изменчивость является определенной,то есть всегда соответствует факторам, которые ее вызыва­ют. Так, ультрафиолетовые лучи изменяют окраску кожи человека (усиливается синтез пигмента), но не изменяют пропорций тела, а усиленные физические нагрузки влия­ют на степень развития мышц, но не на цвет кожи.

Однако не следует забывать, что развитие любого при­знака определяется прежде всего генотипом. Вместе с тем гены определяют возможность развития признака, а его появление и степень выраженности во многом определя­ется условиями среды. Так, зеленая окраска растений зависит не только от генов, контролирующих синтез хлоро­филла, но и от наличия света. При отсутствии света хло­рофилл не синтезируется.

 

Норма реакции признака

 

Несмотря на то, что под влиянием условий внешней сре­ды признаки могут изменяться, эта изменчивость не бес­предельна. Даже в случае нормального развития признака степень его выраженности различна. Так, на поле пшеницы можно обнаружить растения с крупными колосьями (20 см и более) и очень мелкими (3—4 см). Это объясняется тем, что генотип определяет границы, в пределах которых мо­жет происходить изменение признака.

 

Степень варьирова­ния признака, или пределы модификационной изменчиво­сти, называют нормой реакции.

Норма реакции зависит от генов, а условия среды определяют, какой вариант в пределах этой нормы реакции реализуется в данном случае.

Как правило, количествен­ные признаки (урожайность, размер листьев, удойность коров, яйценоскость кур), имеют более широкую норму реакции, нежели качественные признаки (цвет шерсти, жир­ность молока, строение цветка, группа крови), имеющие узкую норму реакции.

 

Знание нормы реакции имеет большое значение для практики сельского хозяйства

Модификационная изменчивость многих признаков растений, животных и человека подчиняется общим зако­номерностям. Эти закономерности выявляются на осно­вании анализа проявления признака у группы особей.

Каждое конкретное значение изучаемого признака на­зывают вариантой и обозначают буквой v.

Частота встречаемости отдельных вариант обознача­ется буквой р.

При изучении изменчивости признака в выборочной совокупности составляется вариационный ряд, в котором особи располагаются по возрастанию показателя изучае­мого признака.

На основании вариационного ряда строится вариаци­онная кривая— графическое отображение частоты встре­чаемости каждой варианты.

Например, если взять 100 колосьев пшеницы (n) и подсчитать число колосков в колосе, то это количество будет от 14 до 20 — это численное значение вариант (v).

Вариационный ряд:

V = 14 15 16 17 18 19 20

Частота встречаемости каждой варианты:

р = 2 7 22 32 24 8 5

Легко посчитать и сред­нее значение данного при­знака. Для этого использу­ют формулу:

 

где М — средняя величина признака, в числителе сум­ма произведений вариант на их частоту встречаемости, в

знаменателе — количество вариант. Для данного признака среднее значение равно 17,13.

 

 

 

Знание закономерностей модификационной изменчиво­сти имеет большое практическое значение, поскольку по­зволяет предвидеть и заранее планировать степень выра­женности многих признаков организмов в зависимости от условий внешней среды.

Итак, необходимо еще раз подчеркнуть:

— норма реакции организма определяется генотипом,

— различные признаки отличаются пределами измен­чивости под влиянием внешних условий;

— модификационная изменчивость в естественных ус­ловиях носит приспособительный характер.

 

Типы наследственной изменчивости.

 

Наследственная, или генотипическая, изменчивость обусловлена изменени­ем генотипа:

- затрагивает генотип

- передаётся по наследству

- носит случайный характер

 

Комбинативная изменчивость

 

Комбинативная изменчивость — возникает в результате перекомбинации хромосом в процессе поло­вого размножения и участков хромосом в процессе кроссинговера.

 

Комбинативная изменчивость — это изменчивость, при которой комбинирование генов родителей приводит к появлению новых признаков у детей.

 

Причины комбинативной изменчивости:

- рекомбинация генов, в результате кроссинговера в первой профазе мейоза

- независимое расхождение хромосом в первом мейотическом делении

- случайная встреча гамет при оплодотворении

- интенсивная миграцией людей.

Чаще стали заключаться браки между супру­гами, родившимися на значительном расстоянии друг от друга, а чем больше расстояние, тем больше вероятность, что их гаметы будут отличаться по набору генов. Увеличивается также число межнациональных браков, которые ведут к встрече гамет с различающимися генами.

Все эти причины действуют независимо друг от друга и одновременно создают огромное разнообразие генотипов.

Комбинативная изменчивость дает возможность приспосабливаться к из­меняющимся условиям окружающей среды, тем самым способствуя выжива­нию вида. Она является важнейшим источником того наследственного разнообразия, которое наблюдается у живых организмов.

Примером комбинативной изменчивости может служить формирование фенотипов групп крови системы АВО: если мать гетерозиготная А(II) группы крови и отец гетерозиготный В(III) группы, то у детей могут быть 0(I) и АВ(IV) группы крови, которых не было у родителей.

 

 

Мутационная изменчивость

 

Мутационная изменчивость — возникает в результате внезапного изменения состояния генов.

Наследственные изменения генетического материала на­зывают мутациями.

 

Мутации — внезапные изменения ге­нетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организмов.

Термин «мутация» впервые ввел в науку голландский генетик Г. Де Фриз. Проводя опы­ты с энотерой (декоративное растение), он случайно обна­ружил экземпляры, отличающиеся рядом признаков от остальных (большой рост, гладкие, узкие и длинные листья, красные жилки листьев и широкая красная полоса на ча­шечке цветка и т. д.). Причем при семенном размножении растения из поколения в поколение стойко сохраняли эти признаки. В результате обобщения своих наблюдений Г. Де Фриз создал мутационную теорию, основные положения которой не утратили своего значения и по сей день:

1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно, без вся­ких переходов.

2. Мутации наследственны, т.е. стойко передаются из по­коления в поколение.

3. Мутации не образуют непрерывных рядов, не группируют­ся вокруг среднего типа (как при модификационной измен­чивости), они являются качественными изменениями.

4. Мутации ненаправленны — мутировать может любой локус, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков в любом направлении.

5. Одни и те же мутации могут возникать повторно.

6. Мутации индивидуальны, то есть возникают у отдельных особей.

 

Процесс возникновения мутаций называют мутагенез,

организмы, у которых произошли мутации,— мутанта­ми,

факторы среды, вызывающие появление мутаций, — мутагенами.

 

 

Мутагенные факторы среды

 

Мутагенные факторы

 

Экзомутагены Эндомутагены

(факторы внешней среды) (факторы внутренней среды

1. физические (УФ, радиация, организма)

температура) 1. Возраст родителей

2. химические (формалин, колхицин 2. Продукты метаболизма в организме

многие смолы, соли тяжёлых Ме, 3. Особенности строения самого гена

лекарственные вещества и др.)

3. биологические (вирусы(краснуха, грипп, токсины бактерий)

 

Мутационный процесс является естественной спе­цифической для каждого вида особенностью живых организмов. На протяжении всего времени существования че­ловека его среда обитания постоянно меняется. Раз­витие промышленности, транспорта, сельскохозяй­ственных технологий привело к значительному увеличению токсических факторов, с которыми сталкиваются люди в течение своей жизни. Так, в некоторых зонах значительно повышен радиацион­ный фон. Многие промышленные города накрывает «смог», в основном представленный выхлопными га­зами автомобилей и выбросами промышленных от­ходов в атмосферу. В течение всего предыдущего периода существо­вания человечества не было такого быстрого и мас­сированного изменения среды обитания человека. Но XX век характеризовался возрастанием объема ранее присутствовавших и возникновением новых токсических факторов, многие из которых способ­ны вызывать мутации. Такие факторы называются мутагенными. Мутагенный эффект какого-либо воз­действия обычно оценивается на основании экспери­ментальных исследований на животных. Но полу­ченные таким образом результаты не могут полнос­тью соответствовать особенностям человеческого организма. Является ли какой-либо фактор мутаген­ным для человека, молено определить, изучая часто­ту невынашивания беременности, мертворождений, детской смертности, наследственных заболеваний и опухолей. Такой подход основан на результатах на­учных исследований, которые доказали, что значи­тельная часть неблагоприятных исходов беременно­стей, детской смертности и злокачественных ново­образований обусловлена мутациями.

Среди мутагенных факторов внешней среды вы­деляют физические, химические и биологические воздействия.

К физическим факторам в первую очередь отно­сятся различные виды радиации (радиоактивное, ла­зерное, ультрафиолетовое излучение). Частота му­таций под воздействием радиации зависит от типа облучения, его дозы. Далее очень небольшая доза из­лучения провоцирует мутации, количество которых возрастает прямо пропорционально дозе. Радиация провоцирует мутации, как в соматических, так и в половых клетках. При этом особенно характерно по­вреждение структуры хромосом, хотя возможно и изменение гена. Источниками радиационного облучения являются и естественный фон (космические лучи, радиоактивные элементы земной коры), и ис­кусственно созданные технологии в медицине, атом­ной энергетике, промышленности, военном деле.

Доза естественной радиации, которую получает человек, зависит от высоты над уровнем моря, гео­графической зоны его проживания. За 30 лет она в среднем составит около 4 РЭМ.

С искусственно созданными источниками облуче­ния люди чаще всего сталкиваются при медицинском обследовании и терапии. Уменьшить мутагенный риск этих процедур позволяет строгий контроль показаний к исследованию и лечению, совершенствование мето­дик, использование защитных возможностей.

Мутагенность установлена для большого количе­ства химических веществ, принадлежащих к раз­личным классам. Например, алкилирующие агенты (азотистый иприт, этилениминовые соединения, эфиры метилсульфоновых кислот обладают самым сильным мутагенным свойством. Изменение наслед­ственных структур могут вызывать кислоты, спир­ты, соли, циклические соединения, тяжелые метал­лы. Мутагенные свойства в эксперименте были по­казаны и для таких часто используемых в быту веществ, как кофеин и нитриты (используются для консервации).

Количество мутагенных химических соединений, с которыми контактирует человек, постоянно воз­растает. Они поступают в его организм с продукта­ми питания, водой, лекарствами, при дыхании. Му­тагенные свойства доказаны для всех видов пести­цидов, табачных изделий, многих пищевых добавок (цикламаты, ароматические углеводороды и др.), не­которых лекарственных препаратов, особенно про­тивоопухолевых. Химические мутагены могут нарушать деление клеток, приводя к изменению состава или структу­ры хромосом, а также вызывать изменения генов. В результате такого воздействия клетка может либо погибнуть, либо возникнет мутация.

Кроме того, химические мутагены, включаясь в обмен веществ организма человека, могут либо уте­рять свои свойства, либо стать значительно более ак­тивными. Иногда даже немутагенные соединения превращаются в организме человека в сильные му­тагены. Они могут накапливаться в определенных органах и длительное время сохраняться в организ­ме человека. При этом значительно увеличивается риск мутации.

Биологическими мутагенами в первую очередь являются вирусы (СПИДа, герпеса, клещевого энце­фалита и т.д.). Около 20 видов вирусов вызывают мутации у разных видов живых организмов. Мута­генными свойствами обладают также некоторые вакцины, сыворотки, гормоны.

 

---

Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 155; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!