Nasljedna varijabilnost, njezine vrste. Vrste mutacija, njihovi uzroci

• Proučiti obrasce i značaj varijabilnosti za evoluciju.

Laboratorijski rad (15-17 minuta).

„Promjenjivost organizama“.

Cilj: karakterizirati nasljednost i varijabilnost - najvažniji faktori evolucija.

Pripremite herbarij (posebna procjena!):

5 listova sa jedno drvo glačati (suho) i popraviti na jednoj stranici;

na drugoj stranici - popraviti 5 listova s ​​različitih stabala jedna vrsta .

Napredak:

Vježba 1. Usporedi lišće ubrano s jedna biljka. Objasnite razloge sličnosti i razlika među listovima. Proširiti značenje nenasljedne (modifikacijske) varijabilnosti za organizme.

Zadatak 2. Usporedite listove iste vrste, ali ubrane s različitih biljaka. Objasnite razloge sličnosti i razlika među listovima. Proširite značenje nasljedne varijabilnosti (mutacijske i kombinacijske) za evoluciju.

Varijabilnost

varijabilnost naziva se sposobnost živih organizama da dobivaju nove znakove i svojstva. Zbog varijabilnosti organizmi se mogu prilagoditi promjenjivim uvjetima okoliša.

Postoje dvije vrste varijabilnosti:

nenasljedni, ili fenotipski, - varijabilnost, u kojoj nema promjena u genotipu. Ona se također zove skupina , određeni .

nasljedni, ili genotipski , osobno, neodređeno- promjene u svojstvima organizma zbog promjene genotipa;

događa se:

mutacijski

kombinativan

• mutacijski- rezultat nagle promjene u stanju gena ili kromosoma; kombinativan- nastaje stvaranjem i spajanjem zametnih stanica;

Darwin razlikuje dva glavna oblika varijabilnosti: skupina, ili određeni(modifikacija u modernoj terminologiji) i pojedinac, ili neodređeno .

Grupna varijabilnost ovisi o uvjetima u kojima se organizmi nalaze, dok nema promjena u genotipovima jedinki, a ne dolazi ni do nasljeđivanja svojstava. Na primjer, masa goveda ovisi o hranidbi; dobro uhranjene krave daju više mlijeka.

Nenasljedna varijabilnost

Listovi strijele pod vodom su vrpčasti, na vodi srcoliki, u zraku strijelasti;

U vodenom ranunculusu podvodni listovi su nitasti, površinski imaju široku lisnu ploču.

Na suncu se ljudi sunčaju, to je također određena varijabilnost.

Značaj u prirodi?

nasljedna varijabilnost

Samo za evoluciju i za selekciju nasljedna varijabilnost, varijabilnost povezana s promjenom ne samo fenotipa, već i genotipa.

Nasljedna varijabilnost daje materijal za prirodnu ili umjetnu selekciju.

Nasljedna varijabilnost može biti:

mutacijski- koja je posljedica nagle promjene stanja genetskog materijala.

kombinativan- rezultat spolnog razmnožavanja.

nasljedna varijabilnost

Mutacije su materijal za evoluciju. Mutacije su slučajne i neusmjerene. Mogu promijeniti gene, kromosome i broj kromosoma.

Na primjer, poliploidija je vrsta mutacije u kojoj dolazi do porasta broja kromosoma koji je višestruki od haploidnog. Poliploidi u biljkama su održiviji od diploidnih organizama.

nasljedna varijabilnost

Mutacije mogu biti:

dominantan (manifestira se u prisutnosti dominantnog gena);

recesivno (u prisutnosti dominantnog gena ne pojavljuju se).

Dominantne mutacije odmah padaju pod kontrolu selekcije.

nasljedna varijabilnost

Ali većina mutacija je štetna i recesivna, ne pojavljuju se i ne potpadaju pod kontrolu selekcije sve dok se spolne stanice s recesivnim mutacijama ne spoje.

nasljedna varijabilnost

Kombinacijska varijabilnost.

Kada nastaju spolne stanice dolazi do rekombinacije već postojećeg genetskog materijala organizma, ne postoje dvije identične spolne stanice u jednom organizmu.

Spajanjem jedinstvenih gameta nastaje jedinstveni genotip koji je pod kontrolom selekcije.

Ponavljanje:

• Koje su vrste varijabilnosti odlikovale Charlesa Darwina?
• Lišće iste starosti s jednog stabla je različito. Kakva je to varijabilnost? Obrazložite odgovor.
• Koje je značenje određene varijabilnosti za organizme?
• Kakvu varijabilnost imaju brat i sestra? Obrazložite odgovor.
• Što je značenje kombinirane varijabilnosti?
• Koja se varijabilnost naziva mutacijskom?
• Koje je značenje mutacijske varijacije?
• Što je elementarni evolucijski materijal?

Ponavljanje:

Varijabilnost kombinacije:

• Kada se događa rekombinacija genetskog materijala roditeljskih jedinki?
• Utjecaj na genotip?
• Utjecaj na fenotip?
• Značaj za tijelo?

Mutacijska varijabilnost:

• Može li se to smatrati određenom varijabilnošću?
• Može li se to smatrati grupnom varijabilnošću?
• Utjecaj na genotip?
• Utjecaj na fenotip?
• Nasljeđivanje primljenih promjena?
• Značaj za tijelo?

Ponavljanje:

Varijabilnost modifikacije

• Može li se to smatrati određenom varijabilnošću?
• Može li se to smatrati grupnom varijabilnošću?
• Utjecaj na genotip?
• Utjecaj na fenotip?
• Nasljeđivanje primljenih promjena?
• Tjelesna vrijednost?
• Pogledati vrijednost?

Varijabilnost je proces koji odražava odnos organizma s okolinom.

S genetičkog gledišta, varijabilnost je rezultat reakcije genotipa u procesu individualnog razvoja organizma na uvjete vanjsko okruženje.

Varijabilnost organizama jedan je od glavnih čimbenika evolucije. Služi kao izvor za umjetnu i prirodnu selekciju.

Biolozi razlikuju nasljednu i nenasljednu varijabilnost. Nasljedna varijabilnost uključuje takve promjene u svojstvima organizma koje su određene genotipom i traju tijekom niza generacija. DO nenasljedna varijabilnost, koji je Darwin nazvao definitivnim, a sada se zove izmjena, ili fenotipska, varijabilnost, odnosi se na promjene u karakteristikama organizma; ne očuva se tijekom spolnog razmnožavanja.

nasljedna varijabilnost je promjena u genotipu nenasljedna varijabilnost- promjena fenotipa organizma.

Tijekom individualni život Organizam pod utjecajem okolišnih čimbenika može doživjeti dvije vrste promjena: u jednom slučaju mijenja se funkcioniranje, djelovanje gena u procesu formiranja svojstva, au drugom sam genotip.

Upoznali smo se s nasljednom varijabilnošću koja proizlazi iz kombinacija gena i njihove interakcije. Kombinacija gena provodi se na temelju dvaju procesa: 1) neovisne raspodjele kromosoma u mejozi i njihove slučajne kombinacije tijekom oplodnje; 2) križanje kromosoma i rekombinacija gena. Nasljedna varijabilnost zbog kombinacije i rekombinacije gena obično se naziva kombinacijska varijabilnost. S ovom vrstom varijabilnosti, sami geni se ne mijenjaju, mijenjaju se njihova kombinacija i priroda interakcije u sustavu genotipa. Međutim, ovu vrstu nasljedne varijabilnosti treba smatrati sekundarnom pojavom, a mutacijsku promjenu gena primarnom.

Izvor za prirodni odabir su nasljedne promjene - kako mutacije gena tako i njihova rekombinacija.

Modifikacijska varijabilnost igra ograničenu ulogu u organskoj evoluciji. Dakle, ako uzmete vegetativne izdanke iste biljke, npr. jagode, i uzgojite ih raznim uvjetima vlage, temperature, osvjetljenja, na različitim tlima, tada će unatoč istom genotipu biti različiti. Djelovanje različitih ekstremnih čimbenika može izazvati još veće razlike među njima. Međutim, sjeme sakupljeno s takvih biljaka i posijano pod istim uvjetima dat će istu vrstu potomstva, ako ne u prvoj, onda u sljedećim generacijama. Promjene znakova organizma, uzrokovane djelovanjem okolišnih čimbenika u ontogenezi, nestaju smrću organizma.

Pritom sposobnost takvih promjena, ograničena granicama normalne reakcije genotipa organizma, ima važno evolucijsko značenje. Kao što su pokazali A. P. Vladimirsky u 1920-ima, V. S. Kirpichnikov i I. I. Shmalgauzen u 1930-ima, u slučaju kada se modifikacijske promjene u adaptivnoj vrijednosti događaju s okolišnim čimbenicima koji neprestano djeluju u nizu generacija, što može uzrokovati mutacije koje određuju iste promjene , može se steći dojam nasljedne fiksacije modifikacija.

Mutacijske promjene nužno su povezane s reorganizacijom reprodukcijskih struktura zametnih i somatskih stanica. Temeljna razlika mutacija od modifikacija svodi se na činjenicu da se mutacije mogu točno reproducirati u dugom nizu staničnih generacija, bez obzira na uvjete okoliša u kojima se odvija ontogeneza. To se objašnjava činjenicom da je pojava mutacija povezana s promjenom jedinstvenih struktura stanice - kromosoma.

O pitanju uloge varijabilnosti u evoluciji vodila se duga rasprava u biologiji u vezi s problemom nasljeđivanja tzv. stečenih svojstava, koje je iznio J. Lamarck 1809., djelomično prihvatio Charles Darwin i još uvijek podržava. od strane brojnih biologa. Ali velika većina znanstvenika smatra da je sama formulacija ovog problema neznanstvena. Pritom se mora reći da je ideja da nasljedne promjene u tijelu nastaju primjereno djelovanju okolišnog čimbenika potpuno besmislena. Mutacije se javljaju na razne načine; oni ne mogu biti adaptivni za sam organizam, budući da nastaju u pojedinačnim stanicama

A njihovo se djelovanje ostvaruje samo u potomstvu. Ne čimbenik koji je uzrokovao mutaciju, već samo selekcija procjenjuje adaptivno znanje o mutaciji. Budući da su smjer i tempo evolucije određeni prirodnom selekcijom, a potonji je kontroliran mnogim čimbenicima unutarnjeg i vanjskog okruženja, stvara se lažna ideja o početnoj primjerenoj svrhovitosti nasljedne varijabilnosti.

Selekcija na temelju pojedinačnih mutacija "konstruira" sustave genotipova koji zadovoljavaju zahtjeve onih trajnih uvjeta u kojima vrsta egzistira.

Uvjet " mutacija"prvi je predložio G. de Vries u svom klasičnom djelu" Teorija mutacije "(1901-1903). Mutacijom je nazvao fenomen grčevite, diskontinuirane promjene nasljedne osobine. Glavne odredbe teorije de Vriesa do sada nisu izgubile na značaju, pa ih stoga treba dati ovdje:

1. mutacija nastaje iznenada, bez ikakvih prijelaza;
2. novi oblici su potpuno stalni, odnosno stabilni;
3. Mutacije, za razliku od nenasljednih promjena (fluktuacija), ne tvore kontinuirane nizove, ne grupiraju se oko prosječnog tipa (modusa). Mutacije su kvalitativne promjene;
4. mutacije idu u različitim smjerovima, mogu biti i korisne i štetne;
5. otkrivanje mutacija ovisi o broju jedinki analiziranih za otkrivanje mutacija;
6. iste se mutacije mogu ponavljati.

Međutim, G. de Vries napravio je temeljnu pogrešku suprotstavivši teoriju mutacija teoriji prirodne selekcije. Pogrešno je vjerovao da mutacije mogu odmah dovesti do novih vrsta prilagođenih vanjskom okruženju, bez sudjelovanja selekcije. Zapravo, mutacije su samo izvor nasljednih promjena koje služe kao materijal za selekciju. Kao što ćemo kasnije vidjeti, mutacija gena se procjenjuje samo selekcijom u sustavu genotipa. Pogreška G. de Vriesa povezana je djelomično s činjenicom da su se mutacije koje je proučavao kod noćurka (Oenothera Lamarciana) kasnije pokazale rezultatom cijepanja složenog hibrida.

Ali ne možemo se ne diviti znanstvenom predviđanju koje je H. de Vries napravio u pogledu formulacije glavnih odredbi teorije mutacije i njezinog značaja za selekciju. Davne 1901. godine napisao je: “...mutacija, sama mutacija, treba postati predmet proučavanja. A ako ikada uspijemo razjasniti zakone mutacije, tada ne samo da će naš pogled na međusobni odnos živih organizama postati mnogo dublji, nego se također usuđujemo nadati da bi se otvorila mogućnost ovladavanja promjenjivošću, kao i da dominira rasplođivač. varijabilnost, varijabilnost. Naravno, do toga ćemo doći postupno, svladavajući pojedine mutacije, a to će također donijeti mnoge dobrobiti poljoprivrednoj i hortikulturnoj praksi. Mnogo toga što se sada čini nedostižnim bit će u našoj moći, ako samo naučimo zakone na kojima se temelji mutacija vrsta. Očito, ovdje nas čeka bezgranično polje upornog rada. visoka vrijednost i za znanost i za praksu. Ovo je područje koje obećava za dominantne mutacije.” Kao što ćemo kasnije vidjeti, moderna prirodna znanost je na pragu razumijevanja mehanizma mutacije gena.

Teorija mutacija mogla se razviti tek nakon otkrića Mendelovih zakona i zakona utvrđenih u pokusima Morganove škole povezivanja gena i njihove rekombinacije kao rezultat križanja. Tek od utvrđivanja nasljedne diskretnosti kromosoma, teorija mutacija dobila je temelj za znanstveno istraživanje.

Iako trenutno pitanje prirode gena nije potpuno razjašnjeno, određeni broj općih obrazaca mutacije gena ipak je čvrsto utvrđen.

Genske mutacije javljaju se u svim klasama i vrstama životinja, višim i nižim biljkama, višestaničnim i jednostaničnim organizmima, bakterijama i virusima. Mutacijska varijabilnost kao proces kvalitativnih grčevitih promjena univerzalna je za sve organske oblike.

Čisto konvencionalno, proces mutacije dijeli se na spontani i inducirani. U slučajevima kada se mutacije javljaju pod utjecajem običnih prirodnih čimbenika okoliša ili kao rezultat fizioloških i biokemijskih promjena u samom organizmu, nazivaju se spontanim mutacijama. Mutacije koje nastaju pod utjecajem posebnih utjecaja (ionizirajuće zračenje, kemijske tvari, ekstremnim uvjetima itd.), nazivaju se induciran. Ne postoje temeljne razlike između spontanih i induciranih mutacija, ali proučavanje potonjih dovodi biologe do svladavanja nasljedne varijabilnosti i razotkrivanja misterija gena.

Varijabilnost, njezine vrste i biološki značaj

nasljedna varijabilnost

Varijabilnost- ovo je univerzalno svojstvo živih sustava povezano s varijacijama u fenotipu i genotipu koje nastaju pod utjecajem vanjskog okruženja ili kao rezultat promjena u nasljednom materijalu. Razlikovati nasljednu i nenasljednu varijabilnost.

Nasljedna varijabilnost je kombinativna, mutacijska, neodređena.

Kombinacijska varijabilnost nastaje kao rezultat novih kombinacija gena u procesu spolnog razmnožavanja, crossing overa i drugih procesa popraćenih rekombinacijama gena. Kao rezultat kombinacijske varijabilnosti nastaju organizmi koji se od svojih roditelja razlikuju po genotipovima i fenotipovima. Kombinativna varijabilnost stvara nove kombinacije gena i osigurava kako raznolikost organizama tako i jedinstvenu genetsku individualnost svakog od njih.

Mutacijska varijabilnost povezana s promjenama u slijedu nukleotida u molekulama DNA, delecijama i insercijama velikih dijelova u molekulama DNA, promjenama u broju molekula DNA (kromosoma). Same takve promjene nazivaju se mutacijama. Mutacije su naslijeđene.

Mutacije su:

. gena koji uzrokuju promjene na određenom genu. Genske mutacije su dominantne i recesivne. Oni mogu podržati ili, naprotiv, inhibirati vitalnu aktivnost organizma;

Generativno, utječe na spolne stanice i prenosi se tijekom spolnog razmnožavanja;

Somatski, ne utječe na zametne stanice. Životinje se ne nasljeđuju;

Genomska (poliploidija i heteroploidija) povezana s promjenom broja kromosoma u kariotipu stanica;

Kromosomski, povezan s preraspodjelom u strukturi kromosoma, promjenom položaja njihovih dijelova kao rezultat lomova, gubitka pojedinačnih dijelova itd. Najčešće genske mutacije, uslijed kojih dolazi do promjene, gubitka ili umetanja nukleotida DNA u gen. Mutantni geni prenose različite informacije na mjesto sinteze proteina, a to, opet, dovodi do sinteze drugih proteina i nastanka novih svojstava.Mutacije mogu nastati pod utjecajem zračenja, ultraljubičastog zračenja i raznih kemijskih sredstava. Nisu sve mutacije učinkovite. Neki od njih se ispravljaju tijekom popravka DNK. Fenotipski se mutacije očituju ako nisu dovele do smrti organizma. Većina genskih mutacija je recesivna. Od evolucijske su važnosti fenotipski manifestirane mutacije, koje jedinkama daju prednost u borbi za opstanak ili, obrnuto, uzrokuju njihovu smrt pod pritiskom prirodne selekcije.

Procesom mutacije povećava se genetska raznolikost populacija, čime se stvaraju preduvjeti za evolucijski proces.

Učestalost mutacija može se povećati umjetnim putem, što se koristi u znanstvene i praktične svrhe.

Nenasljedna ili modifikacijska varijabilnost

Nenasljedna, ili grupna (određena), ili modifikacijska varijabilnost- to su promjene fenotipa pod utjecajem okolinskih uvjeta. Varijabilnost modifikacije ne utječe na genotip jedinki. Granice u kojima se fenotip može mijenjati određene su genotipom. Te se granice nazivaju brzinom reakcije. Norma reakcije postavlja granice unutar kojih se određena značajka može promijeniti. Različiti znakovi imaju različitu brzinu reakcije - široku ili usku.

Fenotipske manifestacije svojstva pod utjecajem su kumulativne interakcije gena i okolišnih uvjeta. Stupanj ispoljenosti neke osobine naziva se ekspresivnost. Učestalost manifestacije neke osobine (%) u populaciji u kojoj svi njeni pojedinci nose ovaj gen naziva se penetrantnost. Geni se mogu manifestirati s različitim stupnjevima ekspresivnosti i prodornosti.

Izmjene izmjena u većini slučajeva nisu naslijeđeni, ali nemaju nužno grupni karakter i ne pojavljuju se uvijek kod svih jedinki vrste pod istim uvjetima okoliša. Preinake osiguravaju da je pojedinac prilagođen tim uvjetima.

C. Darwin je razlikovao određenu (ili grupnu) i neodređenu (ili individualnu) varijabilnost, koja prema moderna klasifikacija podudara se s nenasljednom, odnosno nasljednom varijabilnošću. Međutim, treba imati na umu da je ova podjela u određenoj mjeri proizvoljna, budući da su granice nenasljedne varijabilnosti određene genotipom.

Uz nasljeđe, varijabilnost je temeljno svojstvo svih živih bića, jedan od čimbenika evolucije organski svijet. Razni načini svrhovito korištenje varijabilnosti (različite vrste križanja, umjetne mutacije itd.) u osnovi su stvaranja novih pasmina domaćih životinja.

Postoje 2 vrste nasljedne varijabilnosti: mutacijska i kombinacijska.

Kombinativna varijabilnost temelji se na stvaranju rekombinacija, tj. takve kombinacije gena koje roditelji nisu imali. Fenotipski, to se može očitovati ne samo u činjenici da se roditeljske osobine nalaze u nekim od potomaka u drugim kombinacijama, već iu formiranju novih osobina u potomstvu koje su odsutne kod roditelja. To se događa kada dva ili više nealelnih gena koji se razlikuju u roditeljima utječu na formiranje iste osobine.

Glavni izvori kombinacijske varijabilnosti su:

Neovisna divergencija homolognih kromosoma u prvoj mejotičkoj diobi;

Rekombinacija gena koja se temelji na fenomenu križanja kromosoma (rekombinacijski kromosomi, jednom u zigoti, uzrokuju pojavu znakova koji nisu tipični za roditelje);

slučajni susret gamete pri oplodnji.

Mutacije su osnova mutacijske varijabilnosti - trajne promjene u genotipu koje zahvaćaju cijele kromosome, njihove dijelove ili pojedine gene.

1) Vrste mutacija prema posljedicama utjecaja na tijelo dijele se na korisne, štetne i neutralne.

2) Prema mjestu nastanka mutacije mogu biti generativne ako nastaju u spolnim stanicama: mogu se manifestirati u generaciji koja se razvija iz spolnih stanica. Somatske mutacije javljaju se u somatskim (nespolnim) stanicama. Takve se mutacije mogu prenijeti na potomstvo samo nespolnim ili vegetativnim razmnožavanjem.

3) Ovisno o tome koji dio genotipa zahvaćaju, mutacije mogu biti:

Genomski, što dovodi do višestruke promjene broja kromosoma, na primjer, poliploidije;

Kromosomski, povezan s promjenom strukture kromosoma, dodavanjem dodatnog dijela zbog križanja, rotacijom određenog dijela kromosoma za 180 ° ili s promjenom broja pojedinačnih kromosoma. Zahvaljujući kromosomskim preraspodjelama, dolazi do evolucije kariotipa, a pojedinačni mutanti koji su nastali kao rezultat takvih preuređivanja mogu se više prilagoditi uvjetima postojanja, umnožiti se i stvoriti novu vrstu;

Genske mutacije povezane su s promjenom slijeda nukleotida u molekuli DNA. Ovo je najčešći tip mutacije.

4) Prema načinu nastanka mutacije se dijele na spontane i inducirane.

Spontane mutacije nastaju u prirodnim uvjetima pod utjecajem mutagenih čimbenika okoliša bez intervencije čovjeka.

Inducirane mutacije nastaju kada su mutageni čimbenici usmjereni na tijelo. U fizikalne mutagene ubrajamo različite vrste zračenja, niske i visoke temperature; do kemijskih – raznih kemijski spojevi; na biološke – viruse.

Dakle, mutacije su glavni izvor nasljedne varijabilnosti - čimbenik u evoluciji organizama. Zbog mutacija nastaju novi aleli (nazivaju se mutantnim). Međutim, većina mutacija je štetna za živa bića, jer smanjuju njihovu sposobnost, sposobnost stvaranja potomstva. Priroda mnogo griješi stvarajući, zahvaljujući mutacijama, mnoge modificirane genotipove, ali pritom uvijek nepogrešivo i automatski odabire one genotipove koji daju fenotip najprilagođeniji određenim uvjetima okoline.

Stoga je proces mutacije glavni izvor evolucijske promjene.

2. Dajte opće karakteristike razred Dikotiledone biljke. Koje je značenje dikotilnih biljaka u prirodi, životu čovjeka?

Razred dikotilnih biljaka Biljke u kojima sjemeni zametak sadrži

dva kotiledona.

Klasa dvosupnica - 325 obitelji.

Razmotrite velike obitelji dikotilnih biljaka.

Obitelj	Značajke cvijeta, cvat	formula cvijeta	Fetus	Zastupnici
Compositae	Cvjetovi - mali, cjevasti i trskasti - asimetrični.Cvat - košara.	Ch (5) L 5 Tn P 1 - cjevasti cvjetovi Ch (5) L 5 Tn P 1 - cvjetovi od trske	sjemenke, orasi	Zeljaste biljke (ljekovite i uljarice) - maslačak, cikorija, različak, kamilica, astra i mnoge druge.
križonosan	Perianth - četveročlani. Cvat grozdast, rijetko u obliku štita.	W 4 L 4 T 4+2 R 1	Mahuna, mahuna	Jednogodišnje i višegodišnje zeljaste biljke - repa, rotkvica, repa, rotkvica, šved, kupus i mnoge druge.
Rosaceae	Cvjetovi su pojedinačni	P (5) L 5 Tn P 1 P 5+5 L 5 Tn P 1	Koštunica, složena koštunica, polioraščić, jabuka	Bilje, grmlje, drveće. Šipak, malina, jagoda, šljiva, jabuka, kruška i mnogi drugi.
Mahunarke	glava četkice	P 5 P 1+2+(2) T (9)+1 P 1	Grah	Grmlje. Zeljaste biljke - grah, grašak, leća, kikiriki, djetelina, lucerna, lupina i mnoge druge.
Velebilje	Pojedinačni cvjetovi ili cvatovi - četka, kovrča	Š (5) L (5) T (5) R 1	bobica, kutija	Drveće. Zeljaste biljke - patlidžani, rajčice, paprike, krumpiri, velebilje, droga, kokošinjac i mnoge druge. drugi

ZNAČAJ U PRIRODI: - biljke ove klase su proizvođači u ekosustavima, tj. fotosintetiziraju organska tvar; - ove biljke su početak svega hranidbeni lanci; - ove biljke određuju tip biogeocenoze (šuma breze, stepa ognjenice); Oni su aktivni sudionici u ciklusu tvari i vode.

ZNAČENJE U ŽIVOTU ČOVJEKA: - među biljkama iz razreda dvosupnica ima mnogo kulturnih biljaka čiji organi služe za prehranu ljudi (porodica Rosaceae - trešnja, jabuka, šljiva, malina, porodica Compositae - suncokret, porodica Solanaceae - rajčica, krumpir , papar, obitelj Cruciferous - razne sorte kupusa, mahunarke - grašak, soja, grah) - mnoge biljke se koriste za stočnu hranu; - u proizvodnji prirodnih niti (lan, pamuk); - kao kulturni i ukrasni (bagrem, ruže); - Ljekoviti (senf, kamilica, kopriva, termopsis). Među ovom klasom ima i mnogo začina, proizvodi se duhan, kava, čaj, kakao, boje, užad, užad, papir, drveno posuđe, namještaj, glazbeni instrumenti; - drvo nekih dvosupnica (hrast, grab, lipa) neprocjenjivo je za gradnju.

Nasljedstvo- Ovo najvažnija značajkaživih organizama, koja se sastoji u sposobnosti prenošenja svojstava i funkcija roditelja na svoje potomke. Ovaj prijenos se provodi uz pomoć gena.

Gen je jedinica pohrane, prijenosa i realizacije nasljedne informacije. Gen je određeni dio molekule DNA u čijoj je strukturi kodirana struktura određenog polipeptida (proteina). Vjerojatno mnoge regije DNA ne kodiraju proteine, ali obavljaju regulatorne funkcije. U svakom slučaju, u strukturi ljudskog genoma samo oko 2% DNA su sekvence na temelju kojih se sintetizira messenger RNA (proces transkripcije), koja zatim određuje slijed aminokiselina tijekom sinteze proteina (proces translacije). Trenutno se vjeruje da u ljudskom genomu postoji oko 30.000 gena.

Geni se nalaze na kromosomima, koji se nalaze u jezgri stanica i divovske su molekule DNK.

Kromosomska teorija nasljeđa formulirali su 1902. Setton i Boveri. Prema ovoj teoriji, kromosomi su nositelji genetske informacije koja određuje nasljedna svojstva organizma. Kod ljudi svaka stanica ima 46 kromosoma, podijeljenih u 23 para. Kromosomi koji tvore par nazivaju se homologni.

Spolne stanice (gamete) nastaju posebnom vrstom diobe - mejozom. Kao rezultat mejoze, u svakoj spolnoj stanici ostaje samo jedan homologni kromosom iz svakog para, tj. 23 kromosoma. Takav pojedinačni skup kromosoma naziva se haploidan. Prilikom oplodnje, kada se muške i ženske spolne stanice spoje i nastane zigota, obnavlja se dvostruki sklop, koji se naziva diploidnim. U zigoti organizma koji se iz nje razvija, jedan kromosom iz svakog nara prima se od očinskog organizma, drugi od majčinog.

Genotip je skup gena koje je organizam primio od svojih roditelja.

Još jedan fenomen koji proučava genetika je varijabilnost. Varijabilnost se shvaća kao sposobnost organizama da stječu nova obilježja – razlike unutar vrste. Postoje dvije vrste promjena:
- nasljedni;
- modifikacija (nenasljedna).

nasljedna varijabilnost- ovo je oblik varijabilnosti uzrokovan promjenama u genotipu, koji može biti povezan s mutacijskom ili kombinativnom varijabilnošću.

mutacijska varijabilnost.
Geni podliježu promjenama s vremena na vrijeme, koje se nazivaju mutacijama. Ove promjene su slučajne i javljaju se spontano. Uzroci mutacija mogu biti vrlo različiti. Dostupno cijela linijačimbenici koji povećavaju rizik od mutacije. To može biti izloženost određenim kemikalijama, zračenju, temperaturi itd. Mutacije mogu biti uzrokovane ovim sredstvima, ali nasumična priroda njihove pojave ostaje i nemoguće je predvidjeti pojavu određene mutacije.

Nastale mutacije prenose se na potomke, odnosno određuju nasljednu varijabilnost koja je povezana s mjestom gdje je mutacija nastala. Ako se mutacija dogodi u zametnoj stanici, tada ona ima priliku prenijeti se na potomke, tj. biti naslijeđen. Ako se mutacija dogodila u somatskoj stanici, tada se prenosi samo na one od njih koje proizlaze iz te somatske stanice. Takve se mutacije nazivaju somatskim, nisu naslijeđene.

Postoji nekoliko glavnih vrsta mutacija.
- Genske mutacije, kod kojih dolazi do promjena na razini pojedinih gena, odnosno dijelova molekule DNA. To može biti rasipanje nukleotida, zamjena jedne baze drugom, preraspodjela nukleotida ili dodavanje novih.
- Kromosomske mutacije povezane s kršenjem strukture kromosoma dovode do ozbiljnih promjena koje se mogu otkriti pomoću mikroskopa. Takve mutacije uključuju gubitak dijelova kromosoma (delecije), dodavanje dijelova, rotaciju dijela kromosoma za 180° i pojavu ponavljanja.
- Genomske mutacije uzrokovane su promjenom broja kromosoma. Mogu se pojaviti dodatni homologni kromosomi: u kromosomskom setu, umjesto dva homologna kromosoma, postoje tri trisomije. U slučaju monosomije dolazi do gubitka jednog kromosoma iz para. S poliploidijom dolazi do višestrukog povećanja genoma. Druga varijanta genomske mutacije je haploidija, u kojoj ostaje samo jedan kromosom iz svakog para.

Na učestalost mutacija utječu, kao što je već spomenuto, različiti čimbenici. Kada se dogodi niz genomskih mutacija veliki značaj ima, osobito, dob majke.

Kombinacijska varijabilnost.
Ova vrsta varijabilnosti određena je prirodom spolnog procesa. Uz kombinativnu varijabilnost, novi genotipovi nastaju zbog novih kombinacija gena. Ova vrsta varijabilnosti očituje se već u fazi formiranja zametnih stanica. Kao što je već spomenuto, svaka spolna stanica (gameta) sadrži samo jedan homologni kromosom iz svakog para. Kromosomi ulaze u gametu nasumično, tako da se spolne stanice jedne osobe mogu dosta razlikovati u skupu gena u kromosomima. Još važnija faza za nastanak kombinacijske varijabilnosti je oplodnja, nakon koje se 50% gena novonastalog organizma nasljeđuje od jednog roditelja, a 50% od drugog.

Modifikacijska varijabilnost nije povezana s promjenama u genotipu, već je uzrokovana utjecajem okoliša na organizam u razvoju.

Prisutnost modifikacijske varijabilnosti vrlo je važna za razumijevanje suštine nasljeđivanja. Osobine se ne nasljeđuju. Možete uzeti organizme s potpuno istim genotipom, na primjer, uzgojiti reznice iz iste biljke, ali ih staviti u različite uvjete (svjetlost, vlaga, mineralna ishrana) i dobiti sasvim različite biljke s različitim osobinama (rast, prinos, oblik lista) .i tako dalje.). Za opisivanje stvarno formiranih znakova organizma koristi se koncept "fenotipa".

Fenotip je cijeli kompleks stvarno prisutnih znakova organizma, koji nastaje kao rezultat interakcije genotipa i utjecaja okoline tijekom razvoja organizma. Dakle, bit nasljeđivanja nije u nasljeđivanju svojstva, već u sposobnosti genotipa, kao rezultat interakcije s razvojnim uvjetima, da daju određeni fenotip.

Budući da varijabilnost modifikacije nije povezana s promjenama u genotipu, modifikacije se ne nasljeđuju. Obično je ovaj položaj iz nekog razloga teško prihvatiti. Čini se da ako, recimo, roditelji nekoliko generacija treniraju dizanje utega i imaju razvijenu muskulaturu, onda ta svojstva moraju prenijeti i na djecu. U međuvremenu, ovo je tipična modifikacija, a trening je utjecaj okoline koji je utjecao na razvoj osobine. Tijekom modifikacije ne dolazi do promjena u genotipu, a osobine stečene modifikacijom se ne nasljeđuju. Darwin je ovu vrstu varijacija nazvao - nenasljednom.

Za karakterizaciju granica varijabilnosti modifikacije koristi se koncept norme reakcije. Neke osobine u čovjeku ne mogu se promijeniti zbog utjecaja okoline, poput krvne grupe, spola, boje očiju. Drugi su, naprotiv, vrlo osjetljivi na utjecaje okoliša. Na primjer, kao posljedica dugotrajnog izlaganja suncu, boja kože postaje tamnija, a kosa posvjetljuje. Na težinu osobe snažno utječu karakteristike prehrane, bolesti, prisutnost loše navike, stres, način života.

Utjecaji okoliša mogu dovesti ne samo do kvantitativnih, već i do kvalitativne promjene fenotip. Kod nekih vrsta jaglaca, pri niskim temperaturama zraka (15-20 C), pojavljuju se crveni cvjetovi, ali ako se biljke stave u vlažnu okolinu s temperaturom od 30 ° C, tada se formiraju bijeli cvjetovi.

štoviše, iako norma reakcije karakterizira nenasljedni oblik varijabilnosti ( modifikacijska varijabilnost), također je određena genotipom. Ova je odredba vrlo važna: brzina reakcije ovisi o genotipu. Isti utjecaj okoline na genotip može dovesti do jake promjene jedne njegove osobine, a da nikako ne utječe na drugu.