Paveldimo kintamumo vaidmuo rūšių ir jos formų evoliucijoje. Paveldimas kintamumas: požymiai ir reikšmė

Yra 2 paveldimo kintamumo tipai: mutacinis ir kombinacinis.

Kombinacinis kintamumas grindžiamas rekombinacijų susidarymu, t.y. tokių genų kombinacijų, kurių tėvai neturėjo. Fenotipiškai tai gali pasireikšti ne tik tuo, kad kai kuriems palikuonims tėvystės bruožai aptinkami kitose kombinacijose, bet ir naujų palikuonių bruožų, kurių nėra tėvams, formavimasis. Taip atsitinka, kai du ar daugiau nealelinių genų, kurie skiriasi tėvuose, turi įtakos to paties požymio formavimuisi.

Pagrindiniai kombinuoto kintamumo šaltiniai yra šie:

Nepriklausomas homologinių chromosomų išsiskyrimas pirmajame mejoziniame dalijime;

Genų rekombinacija, pagrįsta chromosomų kirtimo reiškiniu (rekombinacinės chromosomos, patekusios į zigotą, sukelia tėvams nebūdingų požymių atsiradimą);

Atsitiktinis lytinių ląstelių susitikimas apvaisinimo metu.

Pagrinde mutacinis kintamumas meluoja mutacijos – nuolatiniai genotipo pokyčiai, paveikiantys ištisas chromosomas, jų dalis ar atskirus genus.

1) Mutacijų tipai pagal poveikio organizmui pasekmes skirstomi į naudingas, žalingas ir neutralias.

2) Pagal kilmės vietą mutacijos gali būti generatyvinės, jei atsiranda lytinėse ląstelėse: gali pasireikšti kartoje, kuri išsivysto iš lytinių ląstelių. Somatinės mutacijos atsiranda somatinėse (ne lytinėse) ląstelėse. Tokios mutacijos gali būti perduodamos palikuonims tik nelytinio ar vegetatyvinio dauginimosi būdu.

3) Priklausomai nuo to, kurią genotipo dalį jie paveikia, mutacijos gali būti:

Genominis, sukeliantis daugybinį chromosomų skaičiaus pasikeitimą, pavyzdžiui, poliploidiją;

Chromosominė, susijusi su chromosomų struktūros pasikeitimu, papildomos sekcijos pridėjimu dėl kryžminimo, tam tikros chromosomų dalies pasukimu 180 ° arba su atskirų chromosomų skaičiaus pasikeitimu. Dėl chromosomų persitvarkymų vyksta kariotipo evoliucija, o dėl tokių persitvarkymų atsiradę pavieniai mutantai gali labiau prisitaikyti prie egzistavimo sąlygų, daugintis ir atsirasti naujai rūšiai;

Genų mutacijos yra susijusios su nukleotidų sekos pasikeitimu DNR molekulėje. Tai yra labiausiai paplitęs mutacijų tipas.

4) Pagal atsiradimo būdą mutacijos skirstomos į spontanines ir sukeltas.

Spontaniškos mutacijos vyksta natūraliomis sąlygomis, veikiant mutageniniams aplinkos veiksniams be žmogaus įsikišimo.

Sukeltos mutacijos atsiranda, kai į organizmą nukreipiami mutageniniai veiksniai. Fizikiniai mutagenai apima įvairių tipų spinduliuotę, žemą ir aukštą temperatūrą; į cheminę – įvairaus cheminiai junginiai; į biologinius – virusus.

Taigi, mutacijos yra pagrindinis paveldimo kintamumo šaltinis – organizmų evoliucijos veiksnys. Dėl mutacijų atsiranda naujų alelių (jie vadinami mutantiniais). Tačiau dauguma mutacijų kenkia gyvoms būtybėms, nes mažina jų tinkamumą, galimybę susilaukti palikuonių. Gamta daro daug klaidų, mutacijų dėka sukurdama daugybę modifikuotų genotipų, bet tuo pačiu visada neklystamai ir automatiškai atrenka tuos genotipus, kurie suteikia fenotipą labiausiai prisitaikiusį prie tam tikrų aplinkos sąlygų.

Taigi mutacijos procesas yra pagrindinis evoliucinių pokyčių šaltinis.

2. Duok bendrosios charakteristikos klasės dviskilčiai augalai. Kokia dviskilčių augalų reikšmė gamtoje, žmogaus gyvenime?

Klasės dviskilčiai augalai Augalai, kuriuose yra sėklos embrionas

du skilčialapiai.

Dvikočių klasė – 325 šeimos.

Apsvarstykite dideles dviskilčių augalų šeimas.

Šeima	Gėlės, žiedyno ypatybės	gėlių formulė	Vaisius	Atstovai
Compositae	Žiedai – maži, vamzdiški ir nendrių formos – asimetriški Žiedynas – krepšelis.	Ch (5) L 5 Tn P 1 - vamzdinės gėlės Ch (5) L 5 Tn P 1 - nendrių gėlės	sėkla, riešutas	Žoliniai augalai (vaistiniai ir aliejiniai augalai) – kiaulpienės, trūkažolės, rugiagėlės, ramunėlės, astrai ir daugelis kitų.
kryžmažiedis	Periantas – keturnaris. Žiedynas žiedynas, retai skydo formos.	P 4 P 4 T 4 + 2 R 1	Ankštis, ankštis	Vienmečiai ir daugiamečiai žoliniai augalai – ropės, ridikai, ropės, ridikėliai, ropės, kopūstai ir daugelis kitų.
Rosaceae	Gėlės yra pavienės	P (5) L 5 Tn P 1 P 5+5 L 5 Tn P 1	Kaulai, sudėtiniai kaulavaisiai, poliriešutai, obuolys	Žolelės, krūmai, medžiai. Erškėtuogės, avietės, braškės, slyvos, obelys, kriaušės ir daugelis kitų.
Ankštiniai augalai	šepetėlio galvutė	W 5 L 1+2+(2) T (9)+1 P 1	Pupelės	Krūmai. Žoliniai augalai – pupelės, žirniai, lęšiai, žemės riešutai, dobilai, liucerna, lubinai ir daugelis kitų.
Nakviša	Pavieniai žiedai ar žiedynai – šepetys, garbanos	W (5) L (5) T (5) R 1	uoga, dėžutė	medžiai. Žoliniai augalai - baklažanai, pomidorai, paprikos, bulvės, nakvišiai, dopai, vištienos ir daugelis kitų. kiti

REIKŠMĖ GAMTOJE: - šios klasės augalai yra ekosistemų gamintojai, t.y. fotosintetina organines medžiagas; – šie augalai yra visko pradžia maisto grandinės; - šie augalai lemia biogeocenozės tipą (beržynas, ugniažolės stepė); Jie yra aktyvūs medžiagų ir vandens ciklo dalyviai.

REIKŠMĖ ŽMOGAUS GYVENIME: - tarp dviskilčių klasės augalų yra daug kultūrinių augalų, kurių organai naudojami žmonių maistui (Rosaceae šeima – vyšnios, obelys, slyvos, avietės, Compositae šeima – saulėgrąžos, Solanaceae šeima – pomidorai, bulvės , pipirai, šeimyniniai.Kryžmažiedžiai – įvairių veislių kopūstai, ankštiniai – žirniai, sojos pupelės, pupelės) – daug augalų naudojama gyvulių pašarams; - natūralių siūlų (lino, medvilnės) gamyboje; - kaip kultūrinės ir dekoratyvinės (akacijos, rožės); - Vaistinės (garstyčios, ramunėlės, dilgėlės, termopsis). Šioje klasėje taip pat yra daug prieskonių, jie gamina tabaką, kavą, arbatą, kakavą, dažus, virves, virves, popierių, medinius indus, baldus, muzikos instrumentai; - statybai neįkainojama kai kurių dviskilčių (ąžuolo, skroblo, liepų) mediena.

paveldimas kintamumas- tai kintamumo forma, kurią sukelia genotipo pokyčiai, kurie gali būti susiję su mutaciniu arba kombinuotu kintamumu.

Mutacijų kintamumas

Genai retkarčiais keičiasi, kurie vadinami mutacijų. Šie pokyčiai yra atsitiktiniai ir atsiranda spontaniškai. Mutacijų priežastys gali būti labai įvairios. Yra visa linija veiksniai, didinantys mutacijų tikimybę. Tai gali būti tam tikrų cheminių medžiagų, radiacija, temperatūra ir kt. Šių priemonių pagalba galima sukelti mutacijas, tačiau išsaugomas atsitiktinis jų atsiradimo pobūdis ir neįmanoma numatyti konkrečios mutacijos atsiradimo.

Gautos mutacijos perduodamos palikuonims, ty nustato paveldimą kintamumą su vienu svarbiu įspėjimu, susijusiu su to, kur įvyko mutacija. Jei lytinėje ląstelėje įvyksta mutacija, ji gali būti perduodama palikuonims, tai yra, gali būti paveldima. Jei mutacija įvyksta somatinėje ląstelėje, tai ji perduodama tik toms ląstelėms, kurios atsiranda iš šios somatinės ląstelės. Tokios mutacijos vadinamos somatinėmis, jos nėra paveldimos.

Yra keletas pagrindinių mutacijų tipų:

1. Genų mutacijos, kurių metu pokyčiai vyksta atskirų genų, t.y. DNR molekulės dalių, lygyje. Tai gali būti nukleotidų praradimas, vienos bazės pakeitimas kita, nukleotidų pertvarkymas arba naujų pridėjimas.
2. Chromosomų mutacijos, susijusios su chromosomų struktūros pažeidimu. Jie sukelia rimtus pokyčius, kuriuos galima aptikti net mikroskopu. Tokios mutacijos apima chromosomų skyrių praradimą (delecijas), sekcijų pridėjimą, chromosomos sekcijos pasukimą 180° ir pasikartojimų atsiradimą.
3. Genominės mutacijos, kurias sukelia chromosomų skaičiaus pasikeitimas. Gali atsirasti papildomų homologinių chromosomų, chromosomų rinkinyje vietoje dviejų homologinių chromosomų yra trys – trisomija. Monosomijos atveju iš poros prarandama viena chromosoma. Esant poliploidijai, daugkartinis genomo padidėjimas. Kitas genominės mutacijos variantas yra haploidija, kai iš kiekvienos poros lieka tik viena chromosoma.

Mutacijų dažnumą, kaip jau minėta, veikia įvairūs veiksniai. Kai įvyksta daugybė genominių mutacijų didelę reikšmę visų pirma turi motinos amžių.

Paveldimumas ir kintamumas. Derinio kintamumas

Šio tipo kintamumą lemia seksualinio proceso pobūdis. Dėl kombinuoto kintamumo atsiranda naujų genotipų dėl naujų genų kombinacijų. Šio tipo kintamumas pasireiškia jau lytinių ląstelių formavimosi stadijoje. Kaip jau minėta, kiekvienoje lytinėje ląstelėje (gametoje) yra tik viena homologinė chromosoma iš kiekvienos poros. Chromosomos į gametą patenka absoliučiai atsitiktinai, todėl vieno žmogaus lytinės ląstelės chromosomose esančių genų rinkiniu gali skirtis gana daug. Dar svarbesnis kombinacinio kintamumo atsiradimo etapas yra apvaisinimas, po kurio naujai atsiradusiame organizme 50% genų paveldima iš vieno iš tėvų, o 50% – iš kito.

Iš istorijos

Idėja, kad gyvoms būtybėms būdingas paveldimumas ir kintamumas, susiformavo senovėje. Pastebėta, kad organizmų dauginimosi metu iš kartos į kartą perduodamas tam tikrai rūšiai būdingų požymių ir savybių kompleksas (paveldimumo pasireiškimas). Tačiau lygiai taip pat akivaizdu, kad tarp tos pačios rūšies individų yra tam tikrų skirtumų (kintamumo pasireiškimas).

Žinios apie šių savybių buvimą buvo panaudotos kuriant naujas kultūrinių augalų veisles ir naminių gyvūnų veisles. Isstari mieste Žemdirbystė buvo naudojama hibridizacija, tai yra organizmų, kurie kažkuo skiriasi vienas nuo kito, kryžminimas. Tačiau prieš pabaigos XIX V. toks darbas buvo atliktas bandymų ir klaidų būdu, nes tokių organizmų savybių pasireiškimo mechanizmai nebuvo žinomi, o šiuo atžvilgiu egzistuojančios hipotezės buvo grynai spėlionės.

1866 metais buvo paskelbtas čekų tyrinėtojo Gregoro Mendelio darbas „Augalų hibridų eksperimentai“. Jame buvo aprašyti bruožų paveldėjimo dėsniai kelių rūšių augalų kartose, kuriuos G. Mendelis nustatė kaip daugybės ir kruopščiai atliktų eksperimentų rezultatą. Tačiau jo tyrinėjimai nepatraukė amžininkų dėmesio, kurie neįvertino idėjų naujumo ir gilumo, pranokusio bendrą to meto biologijos mokslų lygį. Tik 1900 m., trims tyrinėtojams (G. de Vries'ui Olandijoje, K. Korrensui Vokietijoje ir E. Cermakui Austrijoje) naujai ir savarankiškai atradus G. Mendelio dėsnius, buvo sukurtas naujas biologijos mokslas – genetika, tiria paveldimumo ir kintamumo modelius. Gregoras Mendelis pagrįstai laikomas šio jauno, bet labai sparčiai besivystančio mokslo įkūrėju.

Organizmų paveldimumas

Organizmų paveldimumas vadinamas bendra visų organizmų savybe išsaugoti ir perduoti iš protėvių palikuonims struktūrinius požymius ir funkcijas.

Tėvų ir palikuonių santykiai organizmuose daugiausia vyksta dauginimosi būdu. Palikuonys visada yra kaip tėvai ir protėviai, tačiau jie nėra tiksli kopija.

Visi žino, kad iš gilės išauga ąžuolas, o iš kiaušinių išsirita gegutės jaunikliai. Iš tam tikros veislės kultūrinių augalų sėklų išauga tos pačios veislės augalai. Naminiuose gyvūnuose tos pačios veislės palikuonys išlaiko savo savybes.

Kodėl atžalos atrodo kaip jų tėvai? Darvino laikais paveldimumo priežastys buvo mažai suprantamos. Dabar žinoma, kad materialusis paveldimumo pagrindas yra chromosomose esantys genai. Genas yra molekulės dalis organinės medžiagos DNR, kurios įtakoje formuojasi ženklai. Organizmų ląstelėse skirtingi tipai yra vienetų ir dešimtys chromosomų bei šimtai tūkstančių genų.

Chromosomos su jose esančiais genais randamos ir lytinėse ląstelėse, ir organizmo ląstelėse. Lytinio dauginimosi metu vyksta vyriškų ir moteriškų lytinių ląstelių susiliejimas. Embriono ląstelėse yra sujungtos vyriškos ir moteriškos chromosomos, todėl jos formavimas vyksta veikiant tiek motinos, tiek tėvo organizmų genams. Vienų požymių vystymuisi daugiau įtakos turi motinos organizmo genai, kitiems - tėvo, o motinos ir tėvo genai turi vienodą įtaką trečiosioms savybėms. Todėl palikuonis vienais atžvilgiais pasirodo panašus į motinos organizmą, kitais – į tėvo, trečiais – sujungia tėvo ir motinos požymius, tai yra, turi tarpinį charakterį.

Organizmų kintamumas

Organizmų kintamumu vadinama bendra organizmų savybė įgyti naujų požymių – skirtumų tarp individų rūšies viduje.

Visi organizmų požymiai yra kintantys: išorinių ir vidinė struktūra, fiziologija, elgsena ir tt Vienos gyvūnų poros palikuoniuose arba tarp augalų, išaugusių iš vieno vaisiaus sėklų, neįmanoma sutikti visiškai identiškų individų. Tos pačios veislės avių bandoje kiekvienas gyvūnas skiriasi subtiliais bruožais: kūno dydžiu, kojų ilgiu, galva, spalva, vilnos garbanos ilgiu ir tankiu, balsu, įpročiais. Kraštinių nendrių žiedų skaičius auksaspalvės lazdelės (sudėtinės šeimos) žiedynuose svyruoja nuo 5 iki 8. Ąžuolinio anemono (vėdryninių šeimos) žiedlapių skaičius – 6, kartais – 7 ir 8. Tos pačios rūšies augalai arba veislės šiek tiek skiriasi viena nuo kitos pagal žydėjimą, vaisių nokimą, atsparumo sausrai laipsnį ir kt. Dėl individų kintamumo populiacija yra nevienalytė.

Darvinas išskyrė dvi pagrindines kintamumo formas – nepaveldimą ir paveldimą.

Nepaveldimas ar modifikacijų kintamumas

Jau seniai pastebėta, kad visi tam tikros veislės, veislės ar rūšies individai, veikiami tam tikros priežasties, keičiasi viena kryptimi. Kultūrinių augalų veislės, nesant sąlygų, kuriomis jas veisė žmogus, praranda savo savybes. Pavyzdžiui, baltagūžiai kopūstai, auginami karštose šalyse, nesudaro galvos. Yra žinoma, kad gerai tręšiant, laistant ir apšviečiant augalai gausiai krūmuojasi ir duoda vaisių. Arklių veislės, atvežamos į kalnus ar salas, kur maistas nėra maistingas, ilgainiui sulėtėja. Išaugintų gyvūnų produktyvumas geresnės priežiūros ir priežiūros sąlygomis didėja. Visi šie pokyčiai yra nepaveldimi, o jei augalai ar gyvūnai perkeliami į pirmines egzistavimo sąlygas, tada ženklai vėl grįžta į pirmines.

Darvino laikais organizmų nepaveldimo arba modifikavimo kintamumo priežastys buvo menkai suprantamos. Iki šiol išsiaiškinta, kad organizmas formuojasi tiek veikiant genams, tiek veikiant aplinkos sąlygoms. Šios sąlygos yra nepaveldimo, modifikavimo, kintamumo priežastis. Jie gali pagreitinti arba sulėtinti augimą ir vystymąsi, pakeisti augalų žiedų spalvą, tačiau genai nesikeičia. Ačiū nepaveldimas kintamumas populiacijų individai yra prisitaikę prie kintančių aplinkos sąlygų.

paveldimas kintamumas

Be modifikacijos, yra ir kita kintamumo forma – paveldimas organizmų kintamumas, kuris veikia chromosomas ar genus, tai yra materialinius paveldimumo pagrindus. Paveldimi pokyčiai buvo gerai žinomi Darvinui, jis skyrė jiems didelį vaidmenį evoliucijoje.

Darvino laikų paveldimų variacijų priežastys taip pat buvo mažai ištirtos. Dabar žinoma, kad paveldimi pokyčiai atsiranda dėl genų pakitimų ar naujų jų derinių susiformavimo palikuonyje. Taigi, vienos rūšies paveldimas kintamumas – mutacijos – atsiranda dėl genų pasikeitimo; kitą rūšį – kombinacinį kintamumą – sukelia naujas palikuonių genų derinys; trečiasis – koreliacinis kintamumas – siejamas su tuo, kad tas pats genas įtakoja ne vieno, o dviejų ar daugiau požymių susidarymą. Taigi visų tipų paveldimo kintamumo pagrindas yra geno ar genų rinkinio pasikeitimas.

Mutacijos gali būti nedidelės ir paveikti įvairias morfologines ir fiziologines organizmo ypatybes, pavyzdžiui, gyvūnų – dydį, spalvą, vaisingumą, pieniškumą ir kt. Kartais mutacijos pasireiškia reikšmingesniais pokyčiais. Tokiais pakeitimais buvo sukurtos riebiauodegės, merino ir astrachanės avių veislės, daugelio dekoratyvinių augalų kilpinės veislės, medžiai verkiančiomis ir piramidinėmis lajomis. Žinomi paveldimi braškių su paprastais kiaušiniais lapais, ugniažolės su išpjaustytais lapais pokyčiai.

Mutacijos gali atsirasti dėl įvairių įtakų. Kombinuoto populiacijų kintamumo šaltinis yra kryžminimas. Atskiri tos pačios populiacijos individai šiek tiek skiriasi vienas nuo kito genotipu. Dėl laisvo kryžminimo gaunami nauji genų deriniai.

Paveldimi pokyčiai, atsiradę populiacijoje dėl atsitiktinių priežasčių, dėl laisvo kirtimo palaipsniui plinta tarp individų ir populiacija jais prisisotina. Šie paveldimi pokyčiai savaime negali sukelti naujos populiacijos atsiradimo, jau nekalbant apie naują rūšį, tačiau jie yra reikalinga medžiaga atrankai – evoliucinių pokyčių prielaida.

Net Darvinas pažymėjo koreliacinį paveldimo kintamumo pobūdį. Pavyzdžiui, ilgas gyvūnų galūnes beveik visada lydi pailgas kaklas; beplaukiai šunys turi neišsivysčiusius dantis; balandžiai su plunksnuotomis kojomis turi juostą tarp pirštų. Stalo veislių burokėlių šakniavaisių, lapkočių ir apatinės lapų pusės spalva kinta suderintai. Snapdragon su šviesiais gėlių vainikais turi žalią stiebą ir lapus; su tamsiais vainikėliais – stiebas ir lapai tamsūs. Todėl, renkantis vieną norimą požymį, reikėtų atsižvelgti į galimybę palikuonims atsirasti kitų, kartais nepageidaujamų, su juo santykinai susijusių savybių.

Paveldimumas ir kintamumas yra skirtingos organizmų savybės, lemiančios palikuonių panašumą ir nepanašumą su tėvais ir su tolimesniais protėviais. Paveldimumas išreiškia organinių formų stabilumą daugelyje kartų, o kintamumas – jų gebėjimą transformuotis.

Darvinas ne kartą pabrėžė būtinybę giliai plėtoti kintamumo ir paveldimumo dėsnius. Vėliau jie tapo genetikos studijų objektu.

Paveldimumas- Tai svarbiausia savybė gyvi organizmai, kuriuos sudaro gebėjimas perduoti tėvų savybes ir funkcijas savo palikuonims. Šis perdavimas atliekamas genų pagalba.

Genas yra paveldimos informacijos saugojimo, perdavimo ir realizavimo vienetas. Genas – tai specifinė DNR molekulės atkarpa, kurios struktūroje užkoduota tam tikro polipeptido (baltymo) struktūra. Tikriausiai daugelis DNR sričių nekoduoja baltymų, o atlieka reguliavimo funkcijas. Bet kuriuo atveju, žmogaus genomo struktūroje tik apie 2% DNR yra sekos, kurių pagrindu sintetinama pasiuntinio RNR (transkripcijos procesas), kuri vėliau baltymų sintezės metu (transliacijos procesas) nustato aminorūgščių seką. Šiuo metu manoma, kad žmogaus genome yra apie 30 000 genų.

Genai yra chromosomose, kurios yra ląstelių branduoliuose ir yra milžiniškos DNR molekulės.

Chromosomų paveldimumo teorija 1902 m. suformulavo Setton ir Boveri. Pagal šią teoriją chromosomos yra genetinės informacijos, lemiančios paveldimas organizmo savybes, nešėjos. Kiekvienoje žmogaus ląstelėje yra 46 chromosomos, suskirstytos į 23 poras. Chromosomos, sudarančios porą, vadinamos homologinėmis.

Lytinės ląstelės (gametos) susidaro naudojant specialų dalijimosi tipą – mejozę. Dėl mejozės kiekvienoje lytinėje ląstelėje iš kiekvienos poros lieka tik viena homologinė chromosoma, t.y. 23 chromosomos. Toks vienas chromosomų rinkinys vadinamas haploidiniu. Apvaisinimo metu, susiliejus vyriškoms ir moteriškoms lytinėms ląstelėms ir susiformavus zigotai, atsistato dvigubas rinkinys, vadinamas diploidiniu. Iš jo besivystančioje organizmo zigotoje viena chromosoma iš kiekvieno naro gaunama iš tėvinio organizmo, kita – iš motininio.

Genotipas yra genų rinkinys, kurį organizmas gavo iš savo tėvų.

Kitas reiškinys, kurį tiria genetika, yra kintamumas. Kintamumas suprantamas kaip organizmų gebėjimas įgyti naujų savybių – skirtumų rūšies viduje. Yra dviejų tipų pokyčiai:
- paveldimas;
- modifikacija (nepaveldima).

paveldimas kintamumas- tai kintamumo forma, kurią sukelia genotipo pokyčiai, kurie gali būti siejami su mutaciniu arba kombinuotu kintamumu.

mutacinis kintamumas.
Genai retkarčiais keičiasi, o tai vadinama mutacijomis. Šie pokyčiai yra atsitiktiniai ir atsiranda spontaniškai. Mutacijų priežastys gali būti labai įvairios. Yra keletas veiksnių, kurie padidina mutacijos atsiradimo tikimybę. Tai gali būti tam tikrų cheminių medžiagų poveikis, radiacija, temperatūra ir kt. Šios priemonės gali sukelti mutacijas, tačiau jų atsiradimo atsitiktinis pobūdis išlieka, ir neįmanoma numatyti konkrečios mutacijos atsiradimo.

Susidariusios mutacijos perduodamos palikuonims, tai yra, jos lemia paveldimą kintamumą, susijusį su to, kur įvyko mutacija. Jei lytinėje ląstelėje įvyksta mutacija, tuomet ji turi galimybę būti perduota palikuonims, t.y. būti paveldėtas. Jei mutacija įvyko somatinėje ląstelėje, tada ji perduodama tik toms iš jų, kurios atsiranda iš šios somatinės ląstelės. Tokios mutacijos vadinamos somatinėmis, jos nėra paveldimos.

Yra keletas pagrindinių mutacijų tipų.
– Genų mutacijos, kurių metu pokyčiai vyksta atskirų genų, t.y. DNR molekulės dalių, lygyje. Tai gali būti nukleotidų švaistymas, vienos bazės pakeitimas kita, nukleotidų pertvarkymas arba naujų pridėjimas.
- Chromosomų mutacijos, susijusios su chromosomų struktūros pažeidimu, sukelia rimtus pokyčius, kuriuos galima aptikti naudojant mikroskopą. Tokios mutacijos apima chromosomų skyrių praradimą (delecijas), sekcijų pridėjimą, chromosomos sekcijos pasukimą 180° ir pasikartojimų atsiradimą.
– Genominės mutacijos atsiranda dėl chromosomų skaičiaus pasikeitimo. Gali atsirasti papildomų homologinių chromosomų: chromosomų rinkinyje vietoj dviejų homologinių chromosomų yra trys trisomijos. Monosomijos atveju iš poros prarandama viena chromosoma. Esant poliploidijai, daugkartinis genomo padidėjimas. Kitas genominės mutacijos variantas yra haploidija, kai iš kiekvienos poros lieka tik viena chromosoma.

Mutacijų dažnumą, kaip jau minėta, veikia įvairūs veiksniai. Kai įvyksta daugybė genominių mutacijų, ypač didelę reikšmę turi motinos amžius.

Derinio kintamumas.
Šio tipo kintamumą lemia seksualinio proceso pobūdis. Dėl kombinuoto kintamumo atsiranda naujų genotipų dėl naujų genų kombinacijų. Šio tipo kintamumas pasireiškia jau lytinių ląstelių formavimosi stadijoje. Kaip jau minėta, kiekvienoje lytinėje ląstelėje (gametoje) yra tik viena homologinė chromosoma iš kiekvienos poros. Chromosomos į gametą patenka atsitiktinai, todėl vieno žmogaus lytinės ląstelės chromosomose esančių genų rinkiniu gali gana smarkiai skirtis. Dar svarbesnis kombinacinio kintamumo atsiradimo etapas yra apvaisinimas, po kurio 50 % naujai atsiradusio organizmo genų paveldima iš vieno iš tėvų, o 50 % – iš kito.

Modifikacijos kintamumas nesusijęs su genotipo pokyčiais, o dėl aplinkos įtakos besivystančiam organizmui.

Modifikacijos kintamumo buvimas yra labai svarbus norint suprasti paveldėjimo esmę. Savybės nėra paveldimos. Galite paimti visiškai vienodo genotipo organizmus, pavyzdžiui, auginti auginius iš to paties augalo, bet patalpinti juos skirtingomis sąlygomis (šviesa, drėgmė, mineralinė mityba) ir gauti gana skirtingus augalus su skirtingomis savybėmis (augimas, derlius, lapų forma). . ir pan.). Faktiškai susiformavusiems organizmo požymiams apibūdinti vartojama „fenotipo“ sąvoka.

Fenotipas – tai visas realiai pasireiškiančių organizmo požymių kompleksas, susidarantis dėl genotipo ir aplinkos poveikio sąveikos organizmui vystantis. Taigi paveldėjimo esmė slypi ne bruožo paveldėjime, o genotipo gebėjime, sąveikaujant su vystymosi sąlygomis, suteikti tam tikrą fenotipą.

Kadangi modifikacijų kintamumas nėra susijęs su genotipo pokyčiais, modifikacijos nėra paveldimos. Paprastai tokią poziciją dėl kokių nors priežasčių sunku priimti. Atrodo, jei, tarkime, tėvai kelias kartas treniruojasi kilnodami svorius ir turi išvystytus raumenis, tai šias savybes būtina perduoti vaikams. Tuo tarpu tai yra tipinė modifikacija, o treniruotės – aplinkos įtaka, turėjusi įtakos bruožo vystymuisi. Modifikacijos metu genotipo pakitimų nevyksta, o modifikacijos pasekmėje įgyti požymiai nepaveldimi. Darvinas tokį variantą pavadino nepaveldimu.

Modifikacijos kintamumo riboms apibūdinti naudojama reakcijos normos sąvoka. Kai kurios žmogaus savybės negali būti pakeistos dėl aplinkos įtakos, pavyzdžiui, kraujo grupė, lytis, akių spalva. Kiti, priešingai, yra labai jautrūs aplinkos poveikiui. Pavyzdžiui, dėl ilgo buvimo saulėje odos spalva tamsėja, o plaukai pašviesėja. Žmogaus svorį stipriai įtakoja mitybos ypatumai, ligos, buvimas blogi įpročiai, stresas, gyvenimo būdas.

Aplinkos įtaka gali lemti ne tik kiekybinius, bet ir kokybinius fenotipo pokyčius. Kai kuriose raktažolės rūšyse esant žemai oro temperatūrai (15-20 C) pasirodo raudoni žiedai, tačiau jei augalai dedami į drėgną 30 °C temperatūros aplinką, susidaro balti žiedai.

be to, nors reakcijos greitis apibūdina nepaveldimą kintamumo formą (modifikacijos kintamumą), jį taip pat lemia genotipas. Ši nuostata labai svarbi: reakcijos greitis priklauso nuo genotipo. Ta pati aplinkos įtaka genotipui gali stipriai pakeisti vieną iš jo savybių, o kito niekaip nepaveikti.

Vadovėlis atitinka federalinį valstybinį vidurinio (visiško) bendrojo išsilavinimo standartą, yra rekomenduojamas Rusijos Federacijos švietimo ir mokslo ministerijos ir yra įtrauktas į federalinį vadovėlių sąrašą.

Vadovėlis skirtas 10 klasės mokiniams ir skirtas dalyko dėstymui 1 arba 2 valandas per savaitę.

Modernus dizainas, kelių lygių klausimai ir užduotys, Papildoma informacija ir galimybė lygiagrečiai dirbti su elektronine programa prisideda prie efektyvaus mokomosios medžiagos įsisavinimo.

Knyga:

<<< Назад

Pirmyn >>>

Prisiminti!

Pateikite ženklų, kurie keičiasi veikiant įtakai, pavyzdžius išorinė aplinka.

Kas yra mutacijos?

Kintamumas– viena iš svarbiausių gyvų būtybių savybių, gyvų organizmų gebėjimas įgyti skirtumų tiek nuo kitų rūšių, tiek nuo savos rūšies individų.

Yra dviejų tipų kintamumas: nepaveldimas(fenotipinis arba modifikavimas) ir paveldimas(genotipinis).

Nepaveldimas (modifikacijos) kintamumas.Šio tipo kintamumas yra naujų požymių atsiradimo procesas, veikiamas aplinkos veiksnių, kurie neturi įtakos genotipui. Vadinasi, šiuo atveju atsirandančios ženklų modifikacijos – modifikacijos – nėra paveldimos (93 pav.). Du identiški (monozigotiniai) dvyniai, turintys lygiai tokius pačius genotipus, bet likimo valia užaugę skirtingomis sąlygomis, gali labai skirtis vienas nuo kito. Klasikinis pavyzdys, įrodantis išorinės aplinkos įtaką požymių vystymuisi, yra strėlės antgalis. Šis augalas vysto trijų rūšių lapus, priklausomai nuo augimo sąlygų – ore, vandens storymėje ar jo paviršiuje.

Ryžiai. 93. Ąžuolo lapai, auginami ryškioje šviesoje (A) ir pavėsingoje vietoje (B)

Ryžiai. 94. Himalajų triušio kailio spalvos keitimas veikiant įvairioms temperatūroms

Temperatūros įtakoje aplinką pasikeičia Himalajų triušio kailio spalva. Embrionas, besivystantis įsčiose, yra pakilusios temperatūros sąlygomis, kurios sunaikina pigmento sintezei reikalingą fermentą, todėl triušiai gimsta visiškai balti. Netrukus po gimimo pradeda tamsėti tam tikros išsikišusios kūno dalys (nosis, ausų ir uodegos galiukai), nes ten temperatūra žemesnė nei kitose vietose, fermentas nesunaikinamas. Jei išplėšite baltos vilnos plotą ir atvėsinsite odą, šioje vietoje išaugs juoda vilna (94 pav.).

Esant panašioms aplinkos sąlygoms genetiškai artimuose organizmuose, modifikacijų kintamumas yra grupės charakteris, pavyzdžiui, in vasaros laikotarpis Daugumos žmonių, veikiant UV spinduliams, odoje nusėda apsauginis pigmentas melaninas, žmonės deginasi.

Tos pačios rūšies organizmuose, veikiant aplinkos sąlygoms, kintamumas įvairių ženklų gali būti visiškai kitoks. Pavyzdžiui, galvijų primilžis, svoris, vaisingumas labai priklauso nuo šėrimo ir priežiūros sąlygų, o, pavyzdžiui, pieno riebumas išorinių sąlygų įtakoje kinta labai mažai. Kiekvieno požymio modifikavimo kintamumo apraiškas riboja jų reakcijos greitis. reakcijos greitis– tai yra ribos, per kurias galimas požymio pokytis tam tikrame genotipe. Skirtingai nuo paties modifikacijos kintamumo, reakcijos greitis yra paveldimas, o jo ribos skirtingiems požymiams ir atskiriems asmenims yra skirtingos. Siauriausias reakcijos greitis būdingas ženklams, kurie suteikia gyvybingumo svarbias savybes organizmas.

Dėl to, kad dauguma modifikacijų turi adaptacinę reikšmę, jos prisideda prie adaptacijos – organizmo prisitaikymo reakcijos į egzistavimą kintančiomis sąlygomis normos ribose.

Paveldimas (genotipinis) kintamumas.Šio tipo kintamumas yra susijęs su genotipo pokyčiais, o dėl to įgyti požymiai yra paveldimi. ateinančios kartos. Yra dvi genotipinio kintamumo formos: kombinacinis ir mutacinis.

Derinio kintamumas susideda iš naujų bruožų atsiradimo dėl kitų tėvų genų derinių susidarymo palikuonių genotipuose. Šio tipo kintamumas yra pagrįstas nepriklausomu homologinių chromosomų skirtumu pirmojoje mejozinėje dalyboje, atsitiktinis susitikimas lytinės ląstelės toje pačioje tėvų poroje apvaisinimo ir atsitiktinės tėvų porų atrankos metu. Tai taip pat veda prie genetinės medžiagos rekombinacijos ir padidina homologinių chromosomų sekcijų mainų kintamumą, kuris įvyksta pirmoje mejozės fazėje. Taigi kombinacinio kintamumo procese genų ir chromosomų struktūra nekinta, tačiau dėl naujų alelių kombinacijų susidaro nauji genotipai ir dėl to atsiranda palikuonių su naujais fenotipais.

Mutacijų kintamumas Tai išreiškiama naujų organizmo savybių atsiradimu dėl mutacijų susidarymo. Terminą „mutacija“ 1901 m. pirmą kartą įvedė olandų botanikas Hugo de Vries. Pagal šiuolaikinės idėjos mutacijos- tai staigūs natūralūs ar dirbtinai sukelti paveldimi genetinės medžiagos pokyčiai, lemiantys tam tikrų fenotipinių organizmo savybių ir savybių pasikeitimą. Mutacijos yra neorientuotos, tai yra atsitiktinės, ir yra svarbiausias paveldimų pokyčių šaltinis, be kurių neįmanoma organizmų evoliucija. XVIII amžiaus pabaigoje. Amerikoje gimė avis sutrumpintomis galūnėmis, iš kurios atsirado nauja ankonų veislė (95 pav.). pradžioje Švedijoje. kailių fermoje gimė audinė platininiu kailiu. Didžiulė šunų ir kačių savybių įvairovė yra mutacijų variacijos rezultatas. Mutacijos atsiranda staiga, kaip naujos kokybinius pokyčius: besėkliai kviečiai susiformavo iš svaidytų kviečių, Drosofiloje atsirado trumpi sparnai ir dryžuotos akys, triušiams iš natūralios agouti spalvos dėl mutacijų atsirado balta, ruda, juoda spalva.

Pagal kilmės vietą išskiriamos somatinės ir generatyvinės mutacijos. Somatinės mutacijos atsiranda kūno ląstelėse ir lytiniu būdu neperduodamos kitoms kartoms. Tokių mutacijų pavyzdžiai yra amžiaus dėmės ir odos karpos. generacinės mutacijos atsiranda lytinėse ląstelėse ir yra paveldimi.

Ryžiai. 95. Ankonos avis

Pagal genetinės medžiagos kitimo lygį išskiriamos genų, chromosomų ir genominės mutacijos. Genų mutacijos sukelti atskirų genų pakitimus, sutrikdyti nukleotidų tvarką DNR grandinėje, o tai lemia pakitusio baltymo sintezę.

Chromosomų mutacijos paveikia didelę chromosomos dalį, sutrikdo daugelio genų funkcionavimą vienu metu. Atskiras chromosomos fragmentas gali padvigubėti arba būti prarastas, o tai sukelia rimtų organizmo funkcionavimo sutrikimų iki embriono mirties ankstyvose vystymosi stadijose.

Genominės mutacijos sukelti chromosomų skaičiaus pasikeitimą dėl chromosomų skirtumų pažeidimo dalijant mejozę. Chromosomos nebuvimas arba papildomos buvimas sukelia neigiamų pasekmių. Dauguma garsus pavyzdys Dauno sindromas yra genomo mutacija, vystymosi sutrikimas, atsirandantis, kai atsiranda papildoma 21-oji chromosoma. Tokie žmonės turi iš viso Chromosomos yra 47.

Pirmuoniuose ir augaluose dažnai pastebimas chromosomų skaičiaus padidėjimas – haploidinio rinkinio kartotinis. Šis chromosomų rinkinio pokytis vadinamas poliploidija(96 pav.). Poliploidų atsiradimas visų pirma susijęs su homologinių chromosomų nesusijungimu mejozės metu, dėl ko diploidiniuose organizmuose gali susidaryti ne haploidinės, o diploidinės gametos.

mutageniniai veiksniai. Gebėjimas mutuoti yra viena iš genų savybių, todėl mutacijos gali atsirasti visuose organizmuose. Kai kurios mutacijos yra nesuderinamos su gyvybe, o jas gavęs embrionas miršta įsčiose, o kitos sukelia nuolatinius bruožų pokyčius, kurie nevienodo laipsnio reikšmingi individo gyvenimui. Normaliomis sąlygomis atskiro geno mutacijos greitis yra itin mažas (10–5), tačiau yra aplinkos veiksnių, kurie šią reikšmę gerokai padidina, sukelia negrįžtamą genų ir chromosomų struktūros žalą. Veiksniai, kurių poveikis gyviems organizmams lemia mutacijų dažnio padidėjimą, vadinami mutageniniais veiksniais arba mutagenais.

Ryžiai. 96. Poliploidija. Chrizantemų žiedai: A – diploidinė forma (2 n); B – poliploidinė forma

Visus mutageninius veiksnius galima suskirstyti į tris grupes.

Fiziniai mutagenai yra visų tipų jonizuojanti spinduliuotė (?-spinduliai, rentgeno spinduliai), ultravioletinė spinduliuotė, aukšta ir žema temperatūra.

Cheminiai mutagenai yra analogai. nukleino rūgštys, peroksidai, sunkiųjų metalų druskos (švinas, gyvsidabris), azoto rūgštis ir kai kurios kitos medžiagos. Daugelis šių junginių sukelia DNR replikacijos sutrikimus. Mutageninį poveikį turi žemės ūkyje kenkėjams ir piktžolėms naikinti naudojamos medžiagos (pesticidai ir herbicidai), pramonės įmonių atliekos, tam tikri maisto dažikliai ir konservantai, kai kurie vaistai, tabako dūmų komponentai.

Rusijoje ir kitose pasaulio šalyse buvo įkurtos specialios laboratorijos ir institutai, tiriantys visus naujai susintetintus cheminius junginius dėl mutageniškumo.

Į grupę biologiniai mutagenai apima svetimas DNR ir virusus, kurie, įsiterpę į šeimininko DNR, sutrikdo genų darbą.

Peržiūrėkite klausimus ir užduotis

1. Kokius kintamumo tipus žinote?

2. Kas yra reakcijos greitis?

3. Paaiškinkite, kodėl fenotipinis kintamumas nėra paveldimas.

4. Kas yra mutacijos? Apibūdinkite pagrindines mutacijų savybes.

5. Pateikite mutacijų klasifikaciją pagal paveldimos medžiagos pokyčių lygį.

6. Įvardykite pagrindines mutageninių veiksnių grupes. Pateikite kiekvienai grupei priklausančių mutagenų pavyzdžių. Įvertinkite, ar jūsų aplinkoje nėra mutageninių veiksnių. Kokiai mutagenų grupei jie priklauso?

Pagalvok! Vykdyti!

1. Jūsų nuomone, ar aplinkos veiksniai gali turėti įtakos organizmo, turinčio mirtiną mutaciją, vystymuisi?

2. Ar kombinacinis kintamumas gali pasireikšti nesant seksualinio proceso?

3. Klasėje aptarkite, kokie yra būdai sumažinti mutageninių veiksnių poveikį žmonėms šiandieniniame pasaulyje.

4. Ar galite pateikti modifikacijų, kurios nėra pritaikomos, pavyzdžių?

5. Paaiškinkite žmogui, kuris nėra susipažinęs su biologija, kuo skiriasi mutacijos nuo modifikacijų.

6. Atlikti tyrimą: „Modifikacijos kintamumo tyrimas studentams (pavyzdžiui, kūno temperatūra ir pulso dažnis, periodiškai matuojamas 3 dienas)“.

Darbas kompiuteriu

Žiūrėkite elektroninę paraišką. Išstudijuokite medžiagą ir atlikite užduotis.

<<< Назад

Pirmyn >>>