Лекция: Изменчивость и ее виды.
Изменчивость – это общее свойство живых организмов приобретать новые признаки различия между особями одного вида. Изменчивость приводит к разнообразию представителей любого пола. Благодаря изменчивости организмы приспосаб-ливаются к жизни в различных условиях.
Изменчивость бывает:
-Фенотипическая (модификационная, ненаследственная)
-генотипическая (мутационная и комбинативная).
Фенотипическая (модификационная, непрерывная, онтогенетическая, ненаследственная) — изменчивость, которая возникает у организмов при их росте и развитии в разных условиях среды. Она не связана с изменением генотипа.
Онтогенетическая изменчивость –разновидность фенотипической изменчивости, связана с развитием организма в процессе онтогенеза, при этом генотип не изменяется, а
фенотип меняется в соответствии с каждым этапом развития, благодаря морфогенезу. Морфогенез – это возникновение новых структур на каждом этапе развития, определяемое генотипом.
Модификационная изменчивость – отражает изменение фенотипа под действием средовых факторов, но не затрагивающих генотип и определяемых им. Модификационная изменчивость разных признаков колеблется в четких границах, которые определяются генотипом. Пределы модификационной изменчивости называют – нормой реакции.(собачку до слона откормить нельзя).
Фенокопии – изменение признака под влиянием внешних факторов в процессе его развития, зависящего от определенного генотипа, ведущего к копированию признаков, характерных для другого генотипа или его отдельных элементов.
Фенокопии не наследуются, так как генотип не меняется.
Примером проявления фотокопий могут служить заболевания, приводящие к кретинизму, которые могут обуславливаться наследственными и средовыми( в частности отсутствия йода в рационе ребенка, независимо от его генотипа) факторами.
Генотипическая изменчивость –изменения, произошедшие в структуре генотипа и передаваемые по наследству. Различают: мутационную и комбинативную изменчивость.
Комбинативная изменчивость – возникла с появлением полового размножения, она связана с перекомбинациями генов родителей, является источником бесконечного многообразия сочетаемых признаков. Комбинативная изменчивость обуславливается участием гамет в оплодотворении, имеющих различные перекомбинации хромосом родителей. При этом минимальное число возможных сортов гамет у мужчин и у женщин определяется как 2/23 степени без учета кроссинговера.
Рекомбинации родительских генов обеспечиваются: -кроссинговером в профазе 1 мейоза
— свободным комбинированием хромосом, в которых линейно расположены гены.
-случайной встречей гамет с различным набором генов.
-интенсивной миграцией людей.
Комбинативная изменчивость помогает приспособиться к окружающей среде, способствует выживанию видов.
Кроссинговер (при мейозе хромосома тесно переплетается с другой, гомологичной ей хромосомой, происходит разрыв хромосом и перекрёстный обмен гомологичными участками
Мутационная изменчивость –Связана с процессомобразо-вания мутаций.-Является результатом стойких изменений генов или хромосом.
Мутациями называют прерывистое, внезапное, без переходных состояний изменение признаков и свойств организма. Они устойчивы во времени и происходят применительно к одному признаку в различных направлениях.
Факторы, вызывающие мутации, называют мутагентами. Мутагенты бывают физические, химические и биологические.
4.1. Физические мутагенты
К физическим мутагентам относят:
— электромагнитные излучения (лучи Рентгена и гамма-лучи);
— корпускулярные излучения (протоны, нейтроны);
— действие низкой температуры;
— действие высокой температуры;
— ультразвук.
4.2. Химические мутагенты
К химическим относят:
— фармакологические — различные лекарственные препараты (раствор йодистого калия, аммиак);
— промышленные — используемые в промышленности вещества- в производстве текстильных тканей, формальдегид — в производстве искусственных смол, натрий-бисульфит — в пищевой промышленности).
4.3. Биологические:
— вирусы;
— простейшие (различные паразиты).
Физические мутанты вызывают главным образом хромосомные перестройки, сопровождающиеся резким изменением строения и функций организмов.
5. МУТАГЕНЕЗ
Химические мутагенты вызывают преимущественно точковые (генные) мутации, влияющие на физиологические и количественные признаки. Биологические мутагенты вызывают также различные хромосомные мутации.
Мутации классифицируют в различных направлениях.
Процесс возникновения мутаций называется мутагенезом.
По причине возникновения мутаций различают:
1. Спонтанные мутации возникает без видимых конкретных причин. На земную биосферу постоянно действуют ионизирующие излучения в виде космических лучей и находящихся в земной коре радиоактивных элементов — урана, тория, радия, радиоактивных изотопов (40)К, (90)С, а также различные химические вещества. Под их действием у животных, растений, человека спонтанно постоянно происходят мутации.
2. Индуцированные называют мутации, возникающие под воздействием мутагенных факторов, но, в отличие от спонтанных, при индуцированных мутаций различные мутагены применяют целенаправленно, для получения мутантных организмов с целью создания новых сортов и видов животных и растений.
. По месту возникновения в организме мутации подразделяют на:
— соматические;
— генеративные.
. КЛАССИФИКАЦИЯ МУТАЦИЙ
6.1. По действию на организм мутации подразделяют на:
— морфологические;
— физиологические;
— биохимические.
Морфологические мутации изменяют проявление любого внешнего признака.
Физиологические мутации вызывают изменение функций любого органа, рост и развитие организма.
Биохимические мутации вызывают различные изменения химического состава клеток и тканей.
6.2. По проявлению мутации могут быть:
— доминантные;
— рецессивные.
Классификация мутаций по их действию на наследственные структуры
Влияние мутаций на наследственные структуры клеточного ядра неодинаково, поэтому возникают различные мутации.
Можно выделить три типа мутаций:
1. Изменение структуры гена — генные мутации.
2. Изменение структуры хромосом — хромосомные мутации.
3. Изменение числа хромосом (перестройка генома) — геномные мутации.
Генные мутации
Ген — это единица генетической информации, обладающая функцией программирования синтеза определенного белка в клетке, связанная последовательностью нуклеотидов в ДНК и РНК.
Гены состоят из ряда линейно расположенных участков, потенциально способных к изменению (мутированию). Каждый такой участок может существовать в нескольких альтернативных формах, и между различными участками может происходить кроссинговер.
Генные мутации могут определяться:
— потерей нуклеотидов;
— удвоением нуклеотидов;
— вставкой нуклеотидов;
— изменением порядка нуклеотидов.
Но, наряду с генными мутациями, существуют также естественные мутационные барьеры, ограничивающие неблагоприятные последствия.
. Хромосомные мутации
Хромосомные мутации изменяют дозу некоторых генов, вызывают перераспределение генов между группами сцепления, меняют локализацию в группе сцепления, в результате происходят различные отклонения в физическом и психическом развитии особи. Таким образом, хромосомные мутации могут определяться:
— потерей какого-либо участка хромосомы — делецией;
— удвоением какого-либо участка хромосомы — дупликацией;
— поворотом какого-либо участка хромосомы на 18 град. — инверсией;
— обменом участками между двумя негомолигичными хромосомами — транслокацией.