Paveldimas kintamumas, jo rūšys. Mutacijų rūšys, jų priežastys

• Ištirti kintamumo dėsningumus ir reikšmę evoliucijai.

Laboratorinis darbas (15-17 min.).

„Organizmų kintamumas“.

Tikslas: apibūdinti paveldimumą ir kintamumą - svarbiausi veiksniai evoliucija.

Paruoškite herbariumą (atskira sąmata!):

5 lapai su vienas medis lyginti (sausai) ir pritvirtinti viename puslapyje;

kitame puslapyje - pataisykite 5 skirtingų medžių lapus vienos rūšies .

Progresas:

1 pratimas. Palyginkite nuskintus lapus vienas augalas. Paaiškinkite lapų panašumų ir skirtumų priežastis. Išplėsti nepaveldimo (modifikacijos) kintamumo reikšmę organizmams.

2 užduotis. Palyginkite tos pačios rūšies, bet iš skirtingų augalų nuskintus lapus. Paaiškinkite lapų panašumų ir skirtumų priežastis. Išplėskite paveldimo kintamumo (mutacinio ir kombinacinio) reikšmę evoliucijai.

Kintamumas

kintamumas vadinamas gyvų organizmų gebėjimu įgyti naujų ženklų ir savybių. Dėl kintamumo organizmai gali prisitaikyti prie besikeičiančių aplinkos sąlygų.

Yra dviejų tipų kintamumas:

nepaveldimas, arba fenotipinis, - kintamumas, kuriame genotipo pokyčių nėra. Ji taip pat vadinama grupė , tam tikras .

paveldimas, arba genotipinis , asmeninis, neterminuotas- organizmo savybių pokyčiai pasikeitus genotipui;

tai atsitinka:

mutacinis

kombinacinis

• mutacinis- atsiranda dėl staigių genų ar chromosomų būklės pasikeitimo; kombinacinis- atsiranda dėl lytinių ląstelių susidarymo ir susiliejimo;

Darvinas išskiria dvi pagrindines kintamumo formas: grupė, arba tam tikras(šiuolaikinės terminijos modifikacija) ir individualus, arba neterminuota .

Grupės kintamumas priklauso nuo organizmų išsidėstymo sąlygų, tuo tarpu individų genotipai nekinta, o požymių paveldėjimas nevyksta. Pavyzdžiui, galvijų masė priklauso nuo šėrimo; gerai šeriamos karvės primelžia daugiau pieno.

Nepaveldimas kintamumas

Strėlės antgalio lapai po vandeniu yra juostelės formos, ant vandens - širdelės, ore - strėlės formos;

Vandens ranunculus povandeniniai lapai yra siūliški, paviršiniai turi plačią lapą.

Saulėje žmonės deginasi, tai irgi tam tikras kintamumas.

Reikšmė gamtoje?

paveldimas kintamumas

Tik evoliucijai ir atrankai paveldimas kintamumas kintamumas, susijęs su ne tik fenotipo, bet ir genotipo pasikeitimu.

Paveldimas kintamumas tiekia medžiagą natūraliai arba dirbtinei atrankai.

Paveldimas kintamumas gali būti:

mutacinis- atsiranda dėl staigaus genetinės medžiagos būklės pasikeitimo.

kombinacinis- atsiranda dėl lytinio dauginimosi.

paveldimas kintamumas

Mutacijos yra evoliucijos medžiaga. Mutacijos yra atsitiktinės ir neorientuotos. Jie gali pakeisti genus, chromosomas ir chromosomų skaičių.

Pavyzdžiui, poliploidija yra mutacijos tipas, kai padidėja chromosomų skaičius, kuris yra kartotinis haploidinei. Augalų poliploidai yra gyvybingesni nei diploidiniai organizmai.

paveldimas kintamumas

Mutacijos gali būti:

dominuojantis (pasireiškia esant dominuojančiam genui);

recesyviniai (esant dominuojančiam genui jie neatsiranda).

Dominuojančios mutacijos iš karto patenka į atrankos kontrolę.

paveldimas kintamumas

Tačiau dauguma mutacijų yra kenksmingos ir recesyvinės, neatsiranda ir nepatenka į atrankos kontrolę, kol nesujungiamos lytinės ląstelės su recesyvinėmis mutacijomis.

paveldimas kintamumas

Derinio kintamumas.

Susidarius lytinėms ląstelėms, rekombinuojama jau esama organizmo genetinė medžiaga, viename organizme nėra dviejų vienodų lytinių ląstelių.

Kai unikalios gametos susilieja, susidaro unikalus genotipas, kuris patenka į atrankos kontrolę.

Kartojimas:

• Kokie kintamumo tipai išskyrė Charlesą Darwiną?
• Vieno medžio to paties amžiaus lapai skiriasi. Kas yra šis kintamumas? Paaiškinkite atsakymą.
• Kokia tam tikro kintamumo reikšmė organizmams?
• Kokį kintamumą turi brolis ir sesuo? Paaiškinkite atsakymą.
• Ką reiškia kombinacinis kintamumas?
• Koks kintamumas vadinamas mutaciniu?
• Kokia yra mutacijų variacijos reikšmė?
• Kas yra elementari evoliucinė medžiaga?

Kartojimas:

Derinio kintamumas:

• Kada vyksta tėvų individų genetinės medžiagos rekombinacija?
• Poveikis genotipui?
• Poveikis fenotipui?
• Reikšmė organizmui?

Mutacijų kintamumas:

• Ar tai galima laikyti tam tikru kintamumu?
• Ar tai galima laikyti grupės kintamumu?
• Poveikis genotipui?
• Poveikis fenotipui?
• Gautų pakeitimų paveldėjimas?
• Reikšmė organizmui?

Kartojimas:

Modifikacijos kintamumas

• Ar tai galima laikyti tam tikru kintamumu?
• Ar tai galima laikyti grupės kintamumu?
• Poveikis genotipui?
• Poveikis fenotipui?
• Gautų pakeitimų paveldėjimas?
• Kūno vertė?
• Žiūrėti vertę?

Kintamumas – tai procesas, atspindintis organizmo santykį su aplinka.

Genetiniu požiūriu kintamumas yra genotipo reakcijos individualaus organizmo vystymosi procese į sąlygas rezultatas. išorinė aplinka.

Organizmų kintamumas yra vienas iš pagrindinių evoliucijos veiksnių. Jis naudojamas kaip dirbtinės ir natūralios atrankos šaltinis.

Biologai skiria paveldimą ir nepaveldimą kintamumą. Paveldimas kintamumas apima tokius organizmo savybių pokyčius, kurie yra nulemti genotipo ir išlieka per kelias kartas. KAM nepaveldimas kintamumas, kurį Darvinas pavadino apibrėžtu ir dabar vadinamas modifikacija, arba fenotipinis, kintamumas, reiškia organizmo savybių pokyčius; neišsaugomi lytinio dauginimosi metu.

paveldimas kintamumas yra genotipo pasikeitimas nepaveldimas kintamumas- organizmo fenotipo pasikeitimas.

Per individualus gyvenimas Aplinkos veiksnių veikiamas organizmas gali patirti dviejų tipų pokyčius: vienu atveju – funkcionavimą, genų veikimą požymio formavimosi procese, pakitimus, kitu – patį genotipą.

Susipažinome su paveldimu kintamumu, atsirandančiu dėl genų derinių ir jų sąveikos. Genų derinimas vykdomas dviejų procesų pagrindu: 1) nepriklausomas chromosomų pasiskirstymas mejozėje ir atsitiktinis jų derinimas apvaisinimo metu; 2) chromosomų kryžminimas ir genų rekombinacija. Paveldimas kintamumas dėl genų kombinacijos ir rekombinacijos paprastai vadinamas kombinacinis kintamumas. Esant tokio tipo kintamumui, patys genai nesikeičia, keičiasi jų derinys ir sąveikos pobūdis genotipo sistemoje. Tačiau tokio tipo paveldimas kintamumas turėtų būti laikomas antriniu reiškiniu, o geno mutacinis pokytis turėtų būti laikomas pirminiu.

Šaltinis natūrali atranka yra paveldimi pakitimai – tiek genų mutacijos, tiek jų rekombinacija.

Modifikacijos kintamumas vaidina ribotą vaidmenį organinėje evoliucijoje. Taigi, jei paimsite vegetatyvinius ūglius iš to paties augalo, pavyzdžiui, braškių, ir juos auginsite įvairios sąlygos drėgmė, temperatūra, apšvietimas, skirtinguose dirvožemiuose, tada, nepaisant to paties genotipo, jie skirsis. Įvairių ekstremalių veiksnių veikimas gali sukelti dar didesnius skirtumus tarp jų. Tačiau iš tokių augalų surinktos ir tomis pačiomis sąlygomis pasėtos sėklos duos tos pačios rūšies palikuonis, jei ne pirmas, tai vėlesnėse kartose. Organizmo požymių pokyčiai, sąlygoti aplinkos veiksnių veikimo ontogenezėje, išnyksta su organizmo mirtimi.

Tuo pačiu metu tokių pokyčių gebėjimas, ribojamas normalios organizmo genotipo reakcijos ribos, turi svarbią evoliucinę reikšmę. Kaip parodė A. P. Vladimirskis XX amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje, V. S. Kirpichnikovas ir I. I. Shmalgauzenas XX amžiaus trečiajame dešimtmetyje, tuo atveju, kai keičiasi adaptacinės vertės pokyčiai, kai aplinkos veiksniai nuolat veikia keletą kartų, galinčių sukelti mutacijas, lemiančias tuos pačius pokyčius. , gali susidaryti paveldimos modifikacijų fiksacijos įspūdis.

Mutacijų pokyčiai būtinai yra susiję su gemalo ir somatinių ląstelių dauginimosi struktūrų pertvarkymu. Esminis skirtumas mutacijos dėl modifikacijų sumažinamos iki to, kad mutacijos gali būti tiksliai atkurtos ilgoje ląstelių kartų serijoje, neatsižvelgiant į aplinkos sąlygas, kuriose vyksta ontogenezė. Tai paaiškinama tuo, kad mutacijų atsiradimas yra susijęs su unikalių ląstelės – chromosomos – struktūrų pasikeitimu.

Dėl kintamumo vaidmens evoliucijoje buvo ilgai diskutuojama biologijoje, susijusi su vadinamųjų įgytų savybių paveldėjimo problema, kurią 1809 m. iškėlė J. Lamarkas, kurią iš dalies priėmė Charlesas Darwinas ir vis dar palaiko. daugelio biologų. Tačiau didžioji dauguma mokslininkų pačią šios problemos formuluotę laikė nemoksliška. Kartu reikia pasakyti, kad mintis, jog paveldimi pokyčiai organizme atsiranda adekvačiai veikiant aplinkos veiksniui, yra visiškai absurdiška. Mutacijos vyksta įvairiais būdais; jie negali prisitaikyti prie paties organizmo, nes atsiranda pavienėse ląstelėse

Ir jų veiksmas realizuojamas tik palikuonims. Ne mutaciją sukėlęs veiksnys, o tik atranka įvertina adaptacines žinias apie mutaciją. Kadangi evoliucijos kryptį ir tempą lemia natūrali atranka, o pastarąją valdo daugelis vidinės ir išorinės aplinkos veiksnių, susidaro klaidinga mintis apie pradinį adekvatų paveldimo kintamumo tikslingumą.

Atranka pagal pavienes mutacijas „sukonstruoja“ genotipų sistemas, atitinkančias tų nuolatinių sąlygų, kuriose egzistuoja rūšis, reikalavimus.

Terminas " mutacija„pirmą kartą pasiūlė G. de Vries savo klasikiniame veikale „Mutacijų teorija“ (1901–1903). Mutacija jis pavadino spazminio, nenutrūkstamo paveldimo bruožo pasikeitimo reiškinį. Pagrindinės de Vries teorijos nuostatos iki šiol neprarado savo reikšmės, todėl jas reikėtų pateikti čia:

1. mutacija įvyksta staiga, be jokių perėjimų;
2. naujos formos yra visiškai pastovios, tai yra, stabilios;
3. Mutacijos, skirtingai nei nepaveldimi pokyčiai (svyravimai), nesudaro ištisinių serijų, jos nėra sugrupuotos pagal vidutinį tipą (režimą). Mutacijos yra kokybiniai pokyčiai;
4. mutacijos vyksta skirtingomis kryptimis, jos gali būti naudingos ir žalingos;
5. mutacijų aptikimas priklauso nuo mutacijų aptikimui analizuojamų individų skaičiaus;
6. tos pačios mutacijos gali kartotis.

Tačiau G. de Vries padarė esminę klaidą, priešindamas mutacijų teoriją natūralios atrankos teorijai. Jis neteisingai manė, kad dėl mutacijų gali iš karto atsirasti naujų rūšių, pritaikytų prie išorinės aplinkos, nedalyvaujant atrankai. Tiesą sakant, mutacijos yra tik paveldimų pokyčių šaltinis, kuris yra atrankos medžiaga. Kaip matysime vėliau, genų mutacija įvertinama tik atrankos būdu genotipo sistemoje. G. de Vries klaida iš dalies susijusi su tuo, kad vėliau paaiškėjo, kad mutacijos, kurias jis ištyrė nakvišuose (Oenothera Lamarciana), atsirado dėl sudėtingo hibrido skilimo.

Tačiau galima nesižavėti H. de Vries moksline įžvalga dėl pagrindinių mutacijų teorijos nuostatų formulavimo ir jos reikšmės atrankai. Dar 1901 metais jis rašė: „...mutacija, pati mutacija turėtų tapti tyrimo objektu. Ir jei kada nors pavyks išsiaiškinti mutacijos dėsnius, tai ne tik mūsų požiūris į gyvų organizmų tarpusavio ryšį taps daug gilesnis, bet ir išdrįstume tikėtis, kad atsivers galimybė įvaldyti kintamumą ir dominuos veisėjas. kintamumas, kintamumas. Žinoma, prie to prieisime palaipsniui, įvaldydami atskiras mutacijas, ir tai taip pat duos daug naudos žemės ūkio ir sodininkystės praktikai. Daug kas dabar atrodo nepasiekiama, bus mūsų galioje, jei tik galėsime išmokti dėsnių, kuriais grindžiama rūšių mutacija. Akivaizdu, kad čia mūsų laukia beribis atkaklaus darbo laukas. Aukšta vertė tiek mokslui, tiek praktikai. Tai perspektyvi dominuojančių mutacijų sritis. Kaip matysime vėliau, šiuolaikinis gamtos mokslas yra ant genų mutacijos mechanizmo supratimo slenksčio.

Mutacijų teorija galėjo išsivystyti tik atradus Mendelio dėsnius ir Morgano mokyklos eksperimentuose nustatytus dėsnius apie genų ryšį ir jų rekombinaciją dėl perėjimo. Tik nuo tada, kai buvo nustatytas paveldimas chromosomų diskretiškumas, mutacijų teorija gavo pagrindą moksliniams tyrimams.

Nors šiuo metu geno prigimties klausimas nėra iki galo išaiškintas, vis dėlto nemažai bendrų genų mutacijų modelių yra tvirtai nustatyti.

Genų mutacijos vyksta visų klasių ir tipų gyvūnuose, aukštesniuose ir žemesniuose augaluose, daugialąsčiuose ir vienaląsčiuose organizmuose, bakterijose ir virusuose. Mutacijų kintamumas kaip kokybinių spazminių pokyčių procesas yra universalus visoms organinėms formoms.

Grynai įprastai mutacijos procesas skirstomas į spontanišką ir sukeltą. Tais atvejais, kai mutacijos atsiranda veikiant įprastiems natūraliems aplinkos veiksniams arba dėl fiziologinių ir biocheminių pokyčių pačiame organizme, jos vadinamos spontaniškomis mutacijomis. Mutacijos, atsirandančios veikiant ypatingiems poveikiams (jonizuojančiosios spinduliuotės, cheminių medžiagų, ekstremaliomis sąlygomis ir kt.), vadinami sukeltas. Esminių skirtumų tarp spontaniškų ir sukeltų mutacijų nėra, tačiau pastarųjų tyrimas priverčia biologus įvaldyti paveldimą kintamumą ir išsiaiškinti geno paslaptį.

Kintamumas, jo rūšys ir biologinė reikšmė

paveldimas kintamumas

Kintamumas- tai universali gyvų sistemų savybė, susijusi su fenotipo ir genotipo pokyčiais, atsirandančiais veikiant išorinei aplinkai arba dėl paveldimos medžiagos pokyčių. Atskirkite paveldimą ir nepaveldimą kintamumą.

Paveldimas kintamumas yra kombinacinis, mutacinis, neapibrėžtas.

Derinio kintamumas atsiranda dėl naujų genų kombinacijų lytinio dauginimosi, kryžminimo ir kitų procesų, lydimų genų rekombinacijų, rezultatas. Dėl kombinuoto kintamumo atsiranda organizmai, kurie skiriasi nuo savo tėvų genotipais ir fenotipais. Kombinacinis kintamumas sukuria naujas genų kombinacijas ir užtikrina tiek organizmų įvairovę, tiek kiekvieno iš jų unikalų genetinį individualumą.

Mutacijų kintamumas susiję su nukleotidų sekos pokyčiais DNR molekulėse, didelių pjūvių delecijomis ir intarpais DNR molekulėse, DNR molekulių (chromosomų) skaičiaus pokyčiais. Patys tokie pokyčiai vadinami mutacijomis. Mutacijos yra paveldimos.

Mutacijos yra:

. genai, sukeliantys konkretaus geno pakitimus. Genų mutacijos yra dominuojančios ir recesyvinės. Jie gali palaikyti arba, atvirkščiai, slopinti gyvybinę organizmo veiklą;

Generacinė, paveikianti lytines ląsteles ir perduodama lytinio dauginimosi metu;

Somatinės, nepaveikiančios lytinės ląstelės. Gyvūnai nėra paveldimi;

Genominė (poliploidija ir heteroploidija), susijusi su chromosomų skaičiaus pasikeitimu ląstelių kariotipe;

Chromosominė, susijusi su chromosomų struktūros pertvarkymais, jų sekcijų padėties pasikeitimu dėl pertraukų, atskirų sekcijų praradimu ir kt. Dažniausios genų mutacijos, dėl kurių įvyksta DNR nukleotidų pasikeitimas, praradimas arba įterpimas į geną. Mutantiniai genai perduoda skirtingą informaciją į baltymų sintezės vietą, o tai savo ruožtu lemia kitų baltymų sintezę ir naujų savybių atsiradimą.Mutacijos gali atsirasti veikiant radiacijai, ultravioletiniams spinduliams, įvairiems cheminiams veiksniams. Ne visos mutacijos yra veiksmingos. Kai kurie iš jų koreguojami DNR taisymo metu. Fenotipiškai mutacijos pasireiškia, jei jos nesukėlė organizmo mirties. Dauguma genų mutacijų yra recesyvinės. Evoliuciškai svarbios yra fenotipiškai pasireiškiančios mutacijos, suteikiančios individams pranašumų kovoje už būvį, arba, atvirkščiai, sukeliančios jų mirtį spaudžiant natūraliai atrankai.

Mutacijos procesas padidina genetinę populiacijų įvairovę, kuri sukuria prielaidas evoliuciniam procesui.

Mutacijų dažnis gali būti padidintas dirbtinai, o tai panaudojama moksliniais ir praktiniais tikslais.

Nepaveldimas ar modifikacijų kintamumas

Nepaveldimas arba grupinis (tam tikras) arba modifikacijos kintamumas- tai fenotipo pokyčiai veikiant aplinkos sąlygoms. Modifikacijos kintamumas neturi įtakos individų genotipui. Ribas, kuriose fenotipas gali keistis, nustato genotipas. Šios ribos vadinamos reakcijos greičiu. Reakcijos norma nustato ribas, kurių ribose gali keistis konkretus požymis. Skirtingi ženklai turi skirtingą reakcijos greitį – platų ar siaurą.

Požymio fenotipinėms apraiškoms įtakos turi kumuliacinė genų ir aplinkos sąlygų sąveika. Požymio pasireiškimo laipsnis vadinamas ekspresyvumu. Požymio pasireiškimo dažnis (%) populiacijoje, kurioje visi jos individai turi šį geną, vadinamas penetrancija. Genai gali pasireikšti įvairiais išraiškingumo ir skvarbumo laipsniais.

Modifikacijos pakeitimai daugeliu atvejų nėra paveldimi, tačiau nebūtinai turi grupinį pobūdį ir ne visada atsiranda visuose rūšies individuose tomis pačiomis aplinkos sąlygomis. Modifikacijos užtikrina, kad asmuo prisitaikytų prie šių sąlygų.

C. Darwinas išskyrė apibrėžtąjį (arba grupinį) ir neapibrėžtą (arba individualų) kintamumą, kuris, anot Šiuolaikinė klasifikacija atitinkamai sutampa su nepaveldimu ir paveldimu kintamumu. Tačiau reikia atsiminti, kad šis skirstymas tam tikru mastu yra savavališkas, nes nepaveldimo kintamumo ribas lemia genotipas.

Kartu su paveldimumu, kintamumas yra pagrindinė visų gyvų būtybių savybė, vienas iš evoliucijos veiksnių. organinis pasaulis. Įvairūs būdai tikslingas kintamumo panaudojimas (skirtingi kryžminimo tipai, dirbtinės mutacijos ir kt.) yra naujų naminių gyvūnų veislių kūrimo pagrindas.

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 susitikimas lytinės ląstelės apvaisinimo metu.

Mutacijos yra mutacinio kintamumo pagrindas – nuolatiniai genotipo pokyčiai, paveikiantys visas 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 – įvairios 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, tačiau 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. fotosintezuoja organinės medžiagos; – 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.

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 visa linija veiksniai, didinantys mutacijos riziką. 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 didelę reikšmę visų pirma turi motinos amžių.

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 kiekybinę, bet ir kokybinius pokyčius fenotipas. Kai kuriose raktažolės rūšyse esant žemai oro temperatūrai (15-20 C) atsiranda raudoni žiedai, tačiau jei augalai dedami į drėgną 30 °C temperatūros aplinką, susidaro balti žiedai.

be to, nors reakcijos norma apibūdina nepaveldimą kintamumo formą ( modifikacijų kintamumas), tai 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.