Arvelig variasjon, dens typer. Typer mutasjoner, deres årsaker
- Å studere mønstrene og betydningen av variabilitet for evolusjon.
Laboratoriearbeid (i 15-17 minutter).
"Variabiliteten til organismer".
Mål: karakteriserer arv og variabilitet - de viktigste faktorene utvikling.
Forbered et herbarium (separat estimat!):
5 blader med ett tre stryk (tørr) og fiks på en side;
på en annen side - fiks 5 blader fra forskjellige trær ett slag .
Framgang:
Øvelse 1. Sammenlign blader plukket fra en plante. Forklar årsakene til likhetene og forskjellene mellom bladene. Utvid betydningen av ikke-arvelig (modifikasjon) variabilitet for organismer.
Oppgave 2. Sammenlign blader av samme art, men plukket fra forskjellige planter. Forklar årsakene til likhetene og forskjellene mellom bladene. Utvid betydningen av arvelig variasjon (mutasjonsmessig og kombinativ) for evolusjon.
Variabilitet
variasjon kalt levende organismers evne til å tilegne seg nye tegn og egenskaper. På grunn av variasjon kan organismer tilpasse seg skiftende miljøforhold.
Det er to typer variasjon:
ikke-arvelig, eller fenotypisk, - variabilitet, der det ikke er noen endringer i genotypen. Hun kalles også gruppe , sikker .
arvelig, eller genotypisk , personlig, ubestemt- endringer i organismens egenskaper på grunn av en endring i genotypen;
det skjer:
mutasjon
kombinasjon
- mutasjon- som følge av en plutselig endring i tilstanden til gener eller kromosomer; kombinasjon- som følge av dannelse og fusjon av kjønnsceller;
Darwin skiller to hovedformer for variasjon: gruppe, eller sikker(modifikasjon i moderne terminologi) og individuell, eller ubestemt .
Gruppe variasjon avhenger av forholdene som organismene befinner seg i, mens det ikke er noen endring i genotypene til individer, og arv av egenskaper forekommer ikke. For eksempel avhenger massen av storfe av fôring; godt mette kyr produserer mer melk.
Ikke-arvelig variasjon
Bladene på pilspissen under vann er båndformede, på vannet er de hjerteformede, i luften er de pilformede;
I vannranunkelen er undervannsbladene filiforme, overflaten har et bredt bladblad.
I solen soler folk seg, dette er også en viss variasjon.
Betydning i naturen?
Bare for evolusjon og for seleksjon arvelig variasjon, variasjon assosiert med en endring ikke bare i fenotypen, men også i genotypen.
Arvelig variasjon gir materiale for naturlig eller kunstig utvalg.
Arvelig variasjon kan være:
mutasjon- som følge av en plutselig endring i tilstanden til det genetiske materialet.
kombinasjon- som følge av seksuell reproduksjon.
arvelig variasjon
Mutasjoner er materialet for evolusjon. Mutasjoner er tilfeldige og urettet. De kan endre gener, kromosomer og antall kromosomer.
For eksempel er polyploidi en type mutasjon der det er en økning i antall kromosomer som er et multiplum av den haploide. Polyploider i planter er mer levedyktige enn diploide organismer.
arvelig variasjon
Mutasjoner kan være:
dominant (manifestert i nærvær av et dominant gen);
recessive (i nærvær av et dominant gen vises de ikke).
Dominante mutasjoner faller umiddelbart under kontroll av seleksjon.
arvelig variasjon
Men de fleste mutasjoner er skadelige og recessive, vises ikke og faller ikke under kontroll av seleksjon før kjønnsceller med recessive mutasjoner er kombinert.
arvelig variasjon
Kombinasjonsvariabilitet.
Når kjønnsceller dannes, blir det allerede eksisterende genetiske materialet til organismen rekombinert; det er ikke to identiske kjønnsceller i en organisme.
Når unike kjønnsceller smelter sammen, dannes en unik genotype, som faller under kontroll av seleksjon.
Gjentakelse:
- Hvilke typer variabilitet kjennetegnet Charles Darwin?
- Blader av samme alder fra ett tre er forskjellige. Hva er denne variasjonen? Forklar svaret.
- Hva er betydningen av visse variasjoner for organismer?
- Hva slags variasjon har bror og søster? Forklar svaret.
- Hva er meningen med kombinativ variasjon?
- Hvilken variasjon kalles mutasjon?
- Hva er betydningen av mutasjonsvariasjon?
- Hva er det elementære evolusjonsmaterialet?
Gjentakelse:
Kombinasjonsvariabilitet:
- Når skjer rekombinasjonen av det genetiske materialet til foreldreindivider?
- Påvirkning på genotypen?
- Effekt på fenotypen?
- Betydning for kroppen?
Mutasjonsvariabilitet:
- Kan det betraktes som en viss variasjon?
- Kan det betraktes som gruppevariabilitet?
- Påvirkning på genotypen?
- Effekt på fenotypen?
- Arv av mottatte endringer?
- Betydning for kroppen?
Gjentakelse:
Modifikasjonsvariabilitet
- Kan det betraktes som en viss variasjon?
- Kan det betraktes som gruppevariabilitet?
- Påvirkning på genotypen?
- Effekt på fenotypen?
- Arv av mottatte endringer?
- Kroppsverdi?
- Se verdi?
Variabilitet er en prosess som gjenspeiler forholdet mellom en organisme og miljøet.
Fra et genetisk synspunkt er variabilitet resultatet av reaksjonen til genotypen i prosessen med individuell utvikling av organismen til forhold eksternt miljø.
Variasjonen til organismer er en av hovedfaktorene i evolusjonen. Det fungerer som en kilde for kunstig og naturlig utvalg.
Biologer skiller mellom arvelig og ikke-arvelig variasjon. Arvelig variasjon inkluderer slike endringer i egenskapene til en organisme som bestemmes av genotypen og vedvarer over en rekke generasjoner. TIL ikke-arvelig variasjon, som Darwin kalte bestemt, og nå heter modifikasjon, eller fenotypisk variabilitet, refererer til endringer i organismens egenskaper; ikke bevart under seksuell reproduksjon.
arvelig variasjon er en endring i genotypen ikke-arvelig variasjon- endring i fenotypen til organismen.
I løpet av individuelle liv En organisme under påvirkning av miljøfaktorer kan oppleve to typer endringer: i ett tilfelle, funksjonen, virkningen av gener i prosessen med egenskapsdannelse, endringer, i det andre, selve genotypen.
Vi har blitt kjent med arvelig variasjon som følge av kombinasjoner av gener og deres interaksjon. Kombinasjonen av gener utføres på grunnlag av to prosesser: 1) uavhengig fordeling av kromosomer i meiose og deres tilfeldige kombinasjon under befruktning; 2) kromosomkryssing og genrekombinasjon. Arvelig variasjon på grunn av kombinasjonen og rekombinasjonen av gener kalles ofte kombinativ variasjon. Med denne typen variabilitet endres ikke genene i seg selv, deres kombinasjon og arten av interaksjon i genotypesystemet endres. Imidlertid bør denne typen arvelig variasjon betraktes som et sekundært fenomen, og mutasjonsendringen i genet bør betraktes som primær.
Kilde for naturlig utvalg er arvelige endringer - både mutasjoner av gener og deres rekombinasjon.
Modifikasjonsvariabilitet spiller en begrenset rolle i organisk evolusjon. Så hvis du tar vegetative skudd fra samme plante, for eksempel jordbær, og dyrker dem inn ulike forhold fuktighet, temperatur, belysning, på forskjellige jordarter, så til tross for samme genotype, vil de være forskjellige. Virkningen av ulike ekstreme faktorer kan forårsake enda større forskjeller mellom dem. Imidlertid vil frø samlet fra slike planter og sådd under samme forhold gi samme type avkom, om ikke i den første, så i påfølgende generasjoner. Endringer i organismens tegn, forårsaket av virkningen av miljøfaktorer i ontogenese, forsvinner med organismens død.
Samtidig har kapasiteten til slike endringer, begrenset av grensene for den normale reaksjonen til organismens genotype, en viktig evolusjonær betydning. Som vist av A.P. Vladimirsky på 1920-tallet, V.S. Kirpichnikov og I.I. Shmalgauzen på 1930-tallet, i tilfellet når modifikasjonsendringer i den adaptive verdien skjer med miljøfaktorer som konstant virker i en rekke generasjoner, som kan forårsake mutasjoner som bestemmer de samme endringene , kan man få inntrykk av arvelig fiksering av modifikasjoner.
Mutasjonsendringer er nødvendigvis assosiert med omorganiseringen av de reproduserende strukturene til kimceller og somatiske celler. Grunnleggende forskjell mutasjoner fra modifikasjoner reduseres til det faktum at mutasjoner kan reproduseres nøyaktig i en lang rekke cellegenerasjoner, uavhengig av miljøforholdene der ontogenesen finner sted. Dette forklares av det faktum at forekomsten av mutasjoner er assosiert med en endring i de unike strukturene til cellen - kromosomet.
På spørsmålet om variabilitets rolle i evolusjonen var det en lang diskusjon i biologien i forbindelse med problemet med nedarving av de såkalte ervervede egenskapene, fremsatt av J. Lamarck i 1809, delvis akseptert av Charles Darwin og fortsatt støttet av en rekke biologer. Men det store flertallet av forskere anså selve formuleringen av dette problemet som uvitenskapelig. Samtidig må det sies at ideen om at arvelige endringer i kroppen oppstår tilstrekkelig til virkningen av en miljøfaktor er helt absurd. Mutasjoner forekommer på en rekke måter; de kan ikke være adaptive for organismen selv, siden de oppstår i enkeltceller
Og handlingen deres realiseres bare hos avkom. Ikke faktoren som forårsaket mutasjonen, men bare seleksjon evaluerer den adaptive kunnskapen om mutasjonen. Siden utviklingsretningen og -tempoet bestemmes av naturlig utvalg, og sistnevnte styres av mange faktorer i det indre og ytre miljøet, skapes en falsk idé om den opprinnelige tilstrekkelige hensiktsmessigheten av arvelig variasjon.
Seleksjon på grunnlag av enkeltmutasjoner "konstruerer" systemer av genotyper som oppfyller kravene til de permanente forholdene som arten eksisterer i.
Begrepet " mutasjon"ble først foreslått av G. de Vries i hans klassiske verk" Mutation Theory "(1901-1903). Mutasjon kalte han fenomenet en krampaktig, diskontinuerlig endring i en arvelig egenskap. Hovedbestemmelsene i teorien om de Vries har ikke mistet sin betydning så langt, og derfor bør de gis her:
- mutasjon oppstår plutselig, uten noen overganger;
- de nye formene er helt konstante, det vil si at de er stabile;
- Mutasjoner, i motsetning til ikke-arvelige endringer (fluktuasjoner), danner ikke kontinuerlige serier, de er ikke gruppert rundt en gjennomsnittstype (modus). Mutasjoner er kvalitative endringer;
- mutasjoner går i forskjellige retninger, de kan være både fordelaktige og skadelige;
- mutasjonsdeteksjon avhenger av antall individer som analyseres for mutasjonsdeteksjon;
- de samme mutasjonene kan forekomme gjentatte ganger.
G. de Vries gjorde imidlertid en grunnleggende feil ved å motsette teorien om mutasjoner mot teorien om naturlig utvalg. Han mente feilaktig at mutasjoner umiddelbart kunne gi opphav til nye arter tilpasset det ytre miljøet, uten deltagelse av seleksjon. Faktisk er mutasjoner bare en kilde til arvelige endringer som tjener som materiale for seleksjon. Som vi skal se senere, blir genmutasjon kun evaluert ved seleksjon i genotypesystemet. Feilen til G. de Vries er delvis forbundet med det faktum at mutasjonene han studerte i nattlysa (Oenothera Lamarciana) senere viste seg å være et resultat av å splitte en kompleks hybrid.
Men man kan ikke annet enn å beundre den vitenskapelige fremsynet som H. de Vries gjorde angående formuleringen av hovedbestemmelsene i mutasjonsteorien og dens betydning for seleksjon. Tilbake i 1901 skrev han: «... mutasjon, mutasjon i seg selv, skulle bli gjenstand for studier. Og hvis vi noen gang lykkes med å belyse mutasjonslovene, så vil ikke bare vårt syn på levende organismers gjensidige slektskap bli mye dypere, men vi tør også håpe at muligheten for å mestre mutabilitet skal åpne seg like godt som oppdretteren dominerer variabilitet, variabilitet. Selvfølgelig vil vi komme til dette gradvis, mestre individuelle mutasjoner, og dette vil også gi mange fordeler for landbruks- og hagebrukspraksis. Mye som nå virker uoppnåelig vil være innenfor vår makt, hvis bare vi kan lære lovene som er basert på mutasjonen av arter. Her venter vi åpenbart på et grenseløst felt med vedvarende arbeid. Høy verdi for både vitenskap og praksis. Dette er et lovende område for dominerende mutasjoner.» Som vi skal se senere, står moderne naturvitenskap på terskelen til å forstå mekanismen for genmutasjon.
Teorien om mutasjoner kunne utvikle seg først etter oppdagelsen av Mendels lover og lovene etablert i eksperimentene til Morgan-skolen for genkobling og deres rekombinasjon som et resultat av kryssing. Bare siden etableringen av den arvelige diskretiteten til kromosomer, fikk teorien om mutasjoner grunnlag for vitenskapelig forskning.
Selv om spørsmålet om genets natur for tiden ikke er fullstendig belyst, er en rekke generelle mønstre for genmutasjon likevel etablert.
Genmutasjoner forekommer i alle klasser og typer dyr, høyere og lavere planter, flercellede og encellede organismer, bakterier og virus. Mutasjonsvariabilitet som en prosess med kvalitative spasmodiske endringer er universell for alle organiske former.
Rent konvensjonelt er mutasjonsprosessen delt inn i spontan og indusert. I tilfeller hvor mutasjoner oppstår under påvirkning av vanlige naturlige miljøfaktorer eller som følge av fysiologiske og biokjemiske endringer i selve organismen, omtales de som spontane mutasjoner. Mutasjoner som oppstår under påvirkning av spesielle påvirkninger (ioniserende stråling, kjemiske substanser, ekstreme forhold etc.), kalles indusert. Det er ingen fundamentale forskjeller mellom spontane og induserte mutasjoner, men studiet av sistnevnte fører til at biologer mestrer arvelig variasjon og avdekker genets mysterium.
Variabilitet, dens typer og biologisk betydning
arvelig variasjon
Variabilitet- dette er en universell egenskap til levende systemer assosiert med variasjoner i fenotypen og genotypen som oppstår under påvirkning av det ytre miljø eller som følge av endringer i arvemateriale. Skille mellom arvelig og ikke-arvelig variasjon.
Arvelig variasjon er kombinativ, mutasjonsmessig, ubestemt.
Kombinasjonsvariabilitet oppstår som et resultat av nye kombinasjoner av gener i prosessen med seksuell reproduksjon, kryssing og andre prosesser ledsaget av rekombinasjoner av gener. Som et resultat av kombinativ variasjon oppstår organismer som skiller seg fra foreldrene i genotyper og fenotyper. Kombinativ variasjon skaper nye kombinasjoner av gener og sikrer både mangfoldet av organismer og den unike genetiske individualiteten til hver av dem.
Mutasjonsvariabilitet assosiert med endringer i sekvensen av nukleotider i DNA-molekyler, delesjoner og innsettinger av store seksjoner i DNA-molekyler, endringer i antall DNA-molekyler (kromosomer). Slike endringer i seg selv kalles mutasjoner. Mutasjoner er arvet.
Mutasjoner er:
. gener som forårsaker endringer i et bestemt gen. Genmutasjoner er både dominerende og recessive. De kan støtte eller, omvendt, hemme den vitale aktiviteten til organismen;
Generativ, påvirker kjønnsceller og overføres under seksuell reproduksjon;
Somatisk, påvirker ikke kjønnsceller. Dyr er ikke arvet;
Genomisk (polyploidi og heteroploidi) assosiert med en endring i antall kromosomer i karyotypen til celler;
Kromosomal, assosiert med omorganiseringer i strukturen til kromosomer, en endring i plasseringen av deres seksjoner som følge av pauser, tap av individuelle seksjoner, etc. De vanligste genmutasjonene, som et resultat av at det er en endring, tap eller innsetting av DNA-nukleotider i genet. Mutante gener overfører forskjellig informasjon til stedet for proteinsyntese, og dette fører igjen til syntese av andre proteiner og fremveksten av nye egenskaper.Mutasjoner kan oppstå under påvirkning av stråling, ultrafiolett stråling og ulike kjemiske midler. Ikke alle mutasjoner er effektive. Noen av dem korrigeres under DNA-reparasjon. Fenotypisk manifesteres mutasjoner hvis de ikke førte til organismens død. De fleste genmutasjoner er recessive. Av evolusjonær betydning er fenotypisk manifesterte mutasjoner, som enten gir individer fordeler i kampen for tilværelsen, eller omvendt forårsaker deres død under press fra naturlig utvalg.
Mutasjonsprosessen øker det genetiske mangfoldet av populasjoner, noe som skaper forutsetninger for den evolusjonære prosessen.
Frekvensen av mutasjoner kan økes kunstig, noe som brukes til vitenskapelige og praktiske formål.
Ikke-arvelig eller modifikasjonsvariabilitet
Ikke-arvelig, eller gruppe (viss), eller modifikasjonsvariabilitet- dette er endringer i fenotypen under påvirkning av miljøforhold. Modifikasjonsvariabilitet påvirker ikke genotypen til individer. Grensene for fenotypen kan endres, bestemmes av genotypen. Disse grensene kalles reaksjonshastigheten. Reaksjonsnormen setter grensene innenfor hvilke et bestemt trekk kan endres. Ulike tegn har ulik reaksjonshastighet - bred eller smal.
De fenotypiske manifestasjonene av en egenskap påvirkes av den kumulative interaksjonen mellom gener og miljøforhold. Graden av manifestasjon av en egenskap kalles ekspressivitet. Hyppigheten av manifestasjon av en egenskap (%) i en populasjon der alle individene bærer dette genet kalles penetrans. Gener kan manifestere seg med ulik grad av uttrykksevne og penetrans.
Modifikasjonsendringer er ikke arvet i de fleste tilfeller, men har ikke nødvendigvis gruppekarakter og opptrer ikke alltid hos alle individer av arten under de samme miljøforholdene. Modifikasjoner sikrer at den enkelte er tilpasset disse forholdene.
C. Darwin skilte mellom bestemt (eller gruppe) og ubestemt (eller individuell) variabilitet, som iht. moderne klassifisering sammenfaller med henholdsvis ikke-arvelig og arvelig variasjon. Det bør imidlertid huskes at denne inndelingen til en viss grad er vilkårlig, siden grensene for ikke-arvelig variasjon bestemmes av genotypen.
Sammen med arvelighet er variabilitet en grunnleggende egenskap for alle levende vesener, en av evolusjonsfaktorene organisk verden. Ulike måter målrettet bruk av variabilitet (ulike typer kryssinger, kunstige mutasjoner, etc.) ligger til grunn for etableringen av nye husdyrraser.
Det er 2 typer arvelig variasjon: mutasjonell og kombinativ.
Kombinativ variasjon er basert på dannelsen av rekombinasjoner, dvs. slike kombinasjoner av gener som foreldrene ikke hadde. Fenotypisk kan dette vise seg ikke bare ved at foreldreegenskaper finnes hos noen av avkommet i andre kombinasjoner, men også ved dannelse av nye egenskaper hos avkommet som mangler hos foreldrene. Dette skjer når to eller flere ikke-alleliske gener som er forskjellige i foreldrene påvirker dannelsen av samme egenskap.
De viktigste kildene til kombinativ variasjon er:
Uavhengig divergens av homologe kromosomer i den første meiotiske divisjonen;
Genrekombinasjon basert på fenomenet kromosomkryssing (rekombinasjonskromosomer, en gang i zygoten, forårsaker utseendet av tegn som ikke er typiske for foreldre);
tilfeldig møte kjønnsceller ved befruktning.
Mutasjoner er grunnlaget for mutasjonsvariabilitet - vedvarende endringer i genotypen som påvirker hele kromosomer, deres deler eller individuelle gener.
1) Typer av mutasjoner i henhold til konsekvensene av påvirkning på kroppen er delt inn i gunstig, skadelig og nøytral.
2) I henhold til opprinnelsesstedet kan mutasjoner være generative hvis de oppstår i kjønnsceller: de kan manifestere seg i generasjonen som utvikler seg fra kjønnsceller. Somatiske mutasjoner forekommer i somatiske (ikke-kjønn) celler. Slike mutasjoner kan overføres til avkom bare gjennom aseksuell eller vegetativ reproduksjon.
3) Avhengig av hvilken del av genotypen de påvirker, kan mutasjoner være:
Genomisk, som fører til en multippel endring i antall kromosomer, for eksempel polyploidi;
Kromosomal, assosiert med en endring i strukturen til kromosomer, tillegg av en ekstra seksjon på grunn av en crossover, en rotasjon av en viss seksjon av kromosomer med 180 °, eller med en endring i antall individuelle kromosomer. Takket være kromosomale omorganiseringer skjer utviklingen av karyotypen, og individuelle mutanter som har oppstått som følge av slike omorganiseringer kan være mer tilpasset eksistensforholdene, formere seg og gi opphav til en ny art;
Genmutasjoner er assosiert med en endring i sekvensen av nukleotider i et DNA-molekyl. Dette er den vanligste typen mutasjon.
4) I henhold til metoden for forekomst, er mutasjoner delt inn i spontane og induserte.
Spontane mutasjoner forekommer under naturlige forhold under påvirkning av mutagene miljøfaktorer uten menneskelig innblanding.
Induserte mutasjoner oppstår når mutagene faktorer er rettet mot kroppen. Fysiske mutagener inkluderer ulike typer stråling, lave og høye temperaturer; til kjemisk - diverse kjemiske forbindelser; til biologiske virus.
Så mutasjoner er hovedkilden til arvelig variasjon - en faktor i utviklingen av organismer. På grunn av mutasjoner dukker det opp nye alleler (de kalles mutanter). Imidlertid er de fleste mutasjoner skadelige for levende vesener, fordi de reduserer kondisjonen deres, evnen til å produsere avkom. Naturen gjør mange feil, og skaper, takket være mutasjoner, mange modifiserte genotyper, men samtidig velger den alltid umiskjennelig og automatisk de genotypene som gir fenotypen mest tilpasset visse miljøforhold.
Dermed er mutasjonsprosessen hovedkilden til evolusjonær endring.
2. Gi generelle egenskaper klasse Tofrøbladede planter. Hva er betydningen av tofrøbladede planter i naturen, menneskelivet?
Klasse tofrøbladede planter Planter som frøembryoet inneholder
to kimblader.
Dicot klasse - 325 familier.
Tenk på store familier av tofrøbladede planter.
| Familie | Funksjoner av en blomst, blomsterstand | blomsterformel | Foster | Representanter |
| Compositae | Blomster - små, rørformede og sivformede - asymmetriske Blomsterstand - kurv. | Ch (5) L 5 Tn P 1 - rørformede blomster Ch (5) L 5 Tn P 1 - sivblomster | frø, nøtt | Urteaktige planter (medisinske og oljefrø) - løvetann, sikori, kornblomst, kamille, aster og mange andre. |
| korsblomst | Perianth - fireleddet. Blomsterstand raceme, sjelden i form av et skjold. | B 4 L 4 T 4+2 R 1 | Pod, pod | Årlige og flerårige urteplanter - kålrot, reddik, kålrot, reddik, kålrot, kål og mange andre. |
| Rosaceae | Blomster er ensomme | P (5) L 5 Tn P 1 P 5+5 L 5 Tn P 1 | Drupe, sammensatt drupe, polynutlet, eple | Urter, busker, trær. Nype, bringebær, jordbær, plomme, epletre, pære og mange andre. |
| Belgvekster | børstehode | W 5 L 1+2+(2) T (9)+1 P 1 | Bønne | Busker. Urteaktige planter - bønner, erter, linser, peanøtter, kløver, alfalfa, lupiner og mange andre. |
| Nattskygge | Enkelte blomster eller blomsterstander - børste, krøll | B (5) L (5) T (5) R 1 | bær, boks | Trær. Urteaktige planter - auberginer, tomater, paprika, poteter, nattskygge, dop, hønebane og mange andre. andre |
BETYDNING I NATUREN: - planter av denne klassen er produsenter i økosystemer, dvs. fotosyntetiserer organisk materiale; - disse plantene er begynnelsen på alt matkjeder; - disse plantene bestemmer typen biogeocenose (bjørkeskog, ildveisteppe); De er aktive deltakere i kretsløpet av stoffer og vann.
BETYDNING I MENNESKELIV: - blant plantene i den tofrøbladede klassen er det mange kulturplanter hvis organer brukes til menneskemat (Rosaceae-familien - kirsebær, eple, plomme, bringebær, familie Compositae - solsikke, familie Solanaceae - tomat, potet , pepper, familie Korsblomst - ulike varianter av kål, belgfrukter - erter, soyabønner, bønner) - mange planter brukes til husdyrfôr; - i produksjon av naturlige tråder (lin, bomull); - som kulturell og dekorativ (akasie, roser); - Medisinsk (sennep, kamille, brennesle, termopsis). Det er også mange krydder i denne klassen, de produserer tobakk, kaffe, te, kakao, fargestoffer, tau, tau, papir, treredskaper, møbler, musikkinstrumenter; - veden til noen tofrøblader (eik, agnbøk, lind) er uvurderlig for konstruksjon.
Arvelighet- Dette den viktigste funksjonen levende organismer, som består i evnen til å overføre egenskapene og funksjonene til foreldrene til deres etterkommere. Denne overføringen utføres ved hjelp av gener.
Et gen er en enhet for lagring, overføring og realisering av arvelig informasjon. Et gen er en spesifikk del av et DNA-molekyl, i strukturen som strukturen til et bestemt polypeptid (protein) er kodet for. Sannsynligvis koder mange DNA-regioner ikke for proteiner, men utfører regulatoriske funksjoner. Uansett, i strukturen til det menneskelige genomet er bare ca. 2 % av DNA sekvenser på grunnlag av hvilke budbringer-RNA syntetiseres (transkripsjonsprosess), som deretter bestemmer aminosyresekvensen under proteinsyntese (translasjonsprosess). Det antas for tiden at det er rundt 30 000 gener i det menneskelige genomet.
Gener er lokalisert på kromosomer, som befinner seg i cellekjernene og er gigantiske DNA-molekyler.
Kromosomal teori om arvelighet ble formulert i 1902 av Setton og Boveri. I følge denne teorien er kromosomer bærere av genetisk informasjon som bestemmer de arvelige egenskapene til en organisme. Hos mennesker har hver celle 46 kromosomer, delt inn i 23 par. Kromosomer som danner et par kalles homologe.
Kjønnsceller (gameter) dannes ved hjelp av en spesiell type deling - meiose. Som et resultat av meiose er det kun ett homologt kromosom fra hvert par igjen i hver kjønnscelle, dvs. 23 kromosomer. Et slikt enkelt sett med kromosomer kalles haploid. Ved befruktning, når de mannlige og kvinnelige kjønnscellene smelter sammen og en zygote dannes, gjenopprettes dobbeltsettet, som kalles diploid. I zygoten til organismen som utvikler seg fra den, mottas ett kromosom fra hver nara fra den faderlige organismen, det andre fra den mors.
En genotype er et sett med gener som mottas av en organisme fra foreldrene.
Et annet fenomen som genetikk studerer er variabilitet. Variabilitet forstås som organismers evne til å tilegne seg nye egenskaper – forskjeller innen en art. Det er to typer endringer:
- arvelig;
- modifikasjon (ikke-arvelig).
arvelig variasjon- dette er en form for variabilitet forårsaket av endringer i genotypen, som kan assosieres med mutasjon eller kombinativ variabilitet.
mutasjonsvariabilitet.
Gener gjennomgår endringer fra tid til annen, som kalles mutasjoner. Disse endringene er tilfeldige og dukker opp spontant. Årsakene til mutasjoner kan være svært forskjellige. Tilgjengelig hele linjen faktorer som øker risikoen for mutasjon. Dette kan være eksponering for visse kjemikalier, stråling, temperatur osv. Mutasjoner kan være forårsaket av disse midlene, men den tilfeldige naturen av deres forekomst forblir, og det er umulig å forutsi utseendet til en bestemt mutasjon.
De resulterende mutasjonene overføres til etterkommere, det vil si at de bestemmer arvelig variasjon, som er assosiert med hvor mutasjonen skjedde. Hvis det oppstår en mutasjon i en kjønnscelle, så har den mulighet til å overføres til etterkommere, dvs. gå i arv. Hvis mutasjonen skjedde i en somatisk celle, overføres den bare til de av dem som oppstår fra denne somatiske cellen. Slike mutasjoner kalles somatiske, de er ikke arvelige.
Det finnes flere hovedtyper av mutasjoner.
- Genmutasjoner, der endringer skjer på nivå med individuelle gener, dvs. deler av DNA-molekylet. Dette kan være sløsing med nukleotider, erstatning av en base med en annen, omorganisering av nukleotider eller tilsetning av nye.
- Kromosommutasjoner assosiert med brudd på strukturen til kromosomene fører til alvorlige endringer som kan oppdages ved hjelp av et mikroskop. Slike mutasjoner inkluderer tap av kromosomseksjoner (delesjoner), tilføyelse av seksjoner, rotasjon av en kromosomseksjon med 180° og utseendet på repetisjoner.
– Genomiske mutasjoner er forårsaket av en endring i antall kromosomer. Ekstra homologe kromosomer kan vises: i kromosomsettet, i stedet for to homologe kromosomer, er det tre trisomier. Ved monosomi er det tap av ett kromosom fra et par. Med polyploidi oppstår en multippel økning i genomet. En annen variant av genomisk mutasjon er haploidi, der bare ett kromosom fra hvert par gjenstår.
Frekvensen av mutasjoner påvirkes, som allerede nevnt, av en rekke faktorer. Når en rekke genomiske mutasjoner oppstår veldig viktig har spesielt morens alder.
Kombinasjonsvariabilitet.
Denne typen variasjon bestemmes av arten av den seksuelle prosessen. Med kombinativ variasjon oppstår nye genotyper på grunn av nye kombinasjoner av gener. Denne typen variasjon manifesteres allerede på stadiet av dannelsen av kjønnsceller. Som allerede nevnt inneholder hver kjønnscelle (gamet) bare ett homologt kromosom fra hvert par. Kromosomer kommer inn i kjønnscellen tilfeldig, så kjønnscellene til en person kan variere ganske mye i settet med gener i kromosomene. Et enda viktigere stadium for fremveksten av kombinativ variasjon er befruktning, hvoretter 50% av genene til den nylig oppståtte organismen arves fra den ene forelderen, og 50% fra den andre.
Modifikasjonsvariabilitet er ikke assosiert med endringer i genotypen, men er forårsaket av miljøets påvirkning på den utviklende organismen.
Tilstedeværelsen av modifikasjonsvariabilitet er veldig viktig for å forstå essensen av arv. Egenskaper er ikke arvet. Du kan ta organismer med nøyaktig samme genotype, for eksempel dyrke stiklinger fra samme plante, men plasser dem under forskjellige forhold (lys, fuktighet, mineralnæring) og få ganske forskjellige planter med forskjellige egenskaper (vekst, avling, bladform) og så videre.). For å beskrive de faktisk dannede tegnene til en organisme, brukes begrepet "fenotype".
Fenotypen er hele komplekset av faktisk forekommende tegn på en organisme, som dannes som et resultat av samspillet mellom genotypen og miljøpåvirkninger under utviklingen av organismen. Essensen av arv ligger således ikke i nedarvingen av en egenskap, men i genotypens evne, som et resultat av interaksjon med utviklingsforhold, til å gi en viss fenotype.
Siden modifikasjonsvariabilitet ikke er assosiert med endringer i genotypen, arves ikke modifikasjoner. Vanligvis er denne stillingen av en eller annen grunn vanskelig å akseptere. Det ser ut til at hvis for eksempel foreldre trener i flere generasjoner i å løfte vekter og har utviklet muskler, så må disse egenskapene overføres til barn. I mellomtiden er dette en typisk modifikasjon, og trening er påvirkning fra miljøet som påvirket utviklingen av egenskapen. Ingen endringer i genotypen skjer under modifikasjon, og egenskapene som er tilegnet som et resultat av modifikasjon, er ikke arvet. Darwin kalte denne typen variasjoner - ikke-arvelig.
For å karakterisere grensene for modifikasjonsvariabilitet, brukes konseptet reaksjonsnorm. Noen egenskaper hos en person kan ikke endres på grunn av miljøpåvirkninger, som blodtype, kjønn, øyenfarge. Andre er tvert imot svært følsomme for miljøpåvirkningene. For eksempel, som et resultat av langvarig eksponering for solen, blir hudfargen mørkere, og håret lysner. Vekten til en person er sterkt påvirket av egenskapene til ernæring, sykdom, tilstedeværelse av dårlige vaner, stress, livsstil.
Miljøpåvirkninger kan føre ikke bare til kvantitative, men også til kvalitative endringer fenotype. I noen arter av primrose, ved lave lufttemperaturer (15-20 C), vises røde blomster, men hvis plantene plasseres i et fuktig miljø med en temperatur på 30 ° C, dannes det hvite blomster.
dessuten, selv om reaksjonsnormen karakteriserer en ikke-arvelig form for variabilitet ( modifikasjonsvariabilitet), bestemmes det også av genotypen. Denne bestemmelsen er svært viktig: reaksjonshastigheten avhenger av genotypen. Den samme påvirkningen av miljøet på genotypen kan føre til en sterk endring i en av egenskapene og ikke påvirke den andre på noen måte.
