Модификационная изменчивость.

Модификационная (фенотипическая) изменчивость — изменения в организме, связанные с изменением фенотипа вследствие влияния окружающей среды и носящие, в большинстве случаев, адаптивный характер. Генотип при этом не изменяется. В целом современное понятие «адаптивные модификации» соответствует понятию «определенной изменчивости», которое ввел в науку Чарльз Дарвин. Такой тип изменчивости имеет две главные особенности. Во- первых, изменения затрагивают большинство или все особи в популяции и у всех них проявляются одинаково. Во-вторых, эти изменения обычно имеют приспособительный характер. Как правило, модификационные изменения не передаются следующему поколению. Классический пример модификационной изменчивости дает растение стрелолист, у которого надводные листья приобретают стреловидную форму, а подводные - лентовидную. Классификация модиф.изменчивости:

1 По изменяющимся признакам организма: морфологические изменения, физиологические и биохимические адаптации — гомеостаз (повышение уровня эритроцитов в горах и т. д.)

2 По размаху нормы реакции: узкая (более характерна для качественных признаков),широкая (более характерна для количественных признаков)

3 По значению: модификации (полезные для организма — проявляются как приспособительная реакция на условия окружающей среды),морфозы (ненаследственные изменения фенотипа под влиянием экстремальных факторов окружающей среды или модификации, возникающие как выражение вновь возникших мутаций, не имеющие приспособительного характера),фенокопии (различные ненаследственные изменения, копирующие проявление различных мутаций)— разновидность морфозов.

4 По длительности: есть лишь у особи или группы особей, которые подверглись влиянию окружающей среды (не наследуются), длительные модификации — сохраняются на два-три поколения

Характеристика: обратимость — изменения исчезают при смене специфических условий окружающей среды, спровоцировавших их,групповой характер,изменения в фенотипе не наследуются, наследуется норма реакции генотипа,статистическая закономерность вариационных рядов,затрагивает фенотип, при этом не затрагивая сам генотип.

Модификационной изменчивости подвержены как количественные, так и качественные признаки. Возникновение модификаций связано с тем, что такие важнейшие факторы среды, как свет, тепло, влага, химический состав и структура почвы, воздух, воздействуют на активность ферментов и в известной мере изменяют ход биохимических реакций, протекающих в развивающемся организме. Этим, в частности, объясняется появление различной окраски цветков у примулы и шерсти у гималайских кроликов, о чем говорилось выше.

Примеры изменчивости у человека: увеличение уровня эритроцитов при подъеме в горы,увеличение пигментации кожи при интенсивном воздействии ультрафиолетовых лучей,развитие костно-мышечной системы в результате тренировок,шрамы (примерморфоза ).

Вариационная кривая признака (частота встречаемости отдельных вариант в вариационном ряду неодинакова. Чаще всего встречается среднее значение признака, а к обоим концам вариационного ряда частота встречаемости закономерно снижается.)

Обусловленные нормой реакции адаптивные модификации дают возможность организму выжить и оставить потомство в изменившихся условиях среды.

Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет также большое практическое значение, так как позволяет предвидеть и заранее планировать максимальное использование возможностей каждого сорта растений и породы животных. В частности, создание заведомо известных оптимальных условий для реализации генотипа обеспечивает их высокую продуктивность.

Такой подход в равной мере относится и к человеку. Каждый ребенок обладает определенными способностями, иногда даже в нескольких областях. Задача психологов и педагогов состоит в том, чтобы как можно раньше найти эту область и обеспечить максимальное развитие ребенка в этом направлении (наряду с общим образованием), т. е. в пределах нормы реакции достичь максимального уровня реализации его генотипа.

83. Генетическая инженерия — совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма, осуществления манипуляций с генами и введения их в др. организмы. Генетическая инженерия является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, цитология, генетика, микробиология, вирусология.

1953 - Уотсон и Крик открыли двойную спираль ДНК и постулировали матричный механизм ее синтеза.

1970 - американцы Келли и Смит выделили первую рестриктазу.

В 1972 году появилась первая публикация, в которой сообщалось о получении in vitro рекомбинантной ДНК, состоящей из фрагментов разных молекул ДНК: вирусной, бактериальной и фаговой. Работа была выполнена американским ученым П. Бергом и ознаменовала рождение новой отрасли молекулярной биологии - генетической инженерии. А.Баев был первым в нашей стране ученым, который поверил в перспективность генной инженерии и возглавил исследования в этой области. Генетическая, или генная, инженерия, по его определению, это конструирование in vitro функционально активных генетических структур (рекомбинантных ДНК), или, иначе, создание искусственных генетических программ. Генная инженерия ставит перед собой обширные практические задачи, немало из которых уже решено. Прежде всего это получение путем бактериального синтеза ряда лекарственных средств, например инсулина, интерферонов. Важнейшим достижением является создание диагностических препаратов, в частности, для выявления такого опасного заболевания, как СПИД. Около 200 новых диагностических препаратов уже введены в медицинскую практику, и более 100 генно-инженерных лекарственных веществ находится на стадии клинического изучения. Среди них лекарства, излечивающие артрозы, сердечно-сосудистые заболевания, некоторые опухолевые процессы. Получение так называемых трансгенных растений открывает принципиально новые возможности для растениеводства в создании сельскохозяйственных культур, устойчивых к экстремальным воздействиям и инфекционным поражениям. Список растений, к которым успешно применены методы генной инженерии, составляет около пятидесяти видов, включая яблоню, сливу, виноград, капусту, баклажаны, огурец, пшеницу, сою, рис, рожь и много других сельскохозяйственных растений, возделывание которых в ближайшем будущем будет существенно облегчено благодаря генетическим модификациям. Это далеко не полный перечень практических свершений генной инженерии.

После первых успешных экспериментов с рекомбинацией молекул ДНК в пробирке появились первые сомнения и опасения, не принесет ли генная инженерия вред природе и человечеству. Сегодня мы можем отметить, что за четверть века своего существования генная инженерия не причинила вреда самим исследователям, не принесла ущерба ни природе, ни человеку. Свершения генной инженерии как в познании механизмов функционирования организмов, так и в прикладном плане весьма внушительны, а перспективы поистине фантастичны.

С генетической инженерией связаны надежды на расширение ассортимента микробиологических удобрений и средств защиты растений, увеличение производства метана из бытовых и сельскохозяйственных отходов. Путем выведения микроорганизмов, более эффективно разлагающих различные вредные вещества в воде и почве, можно существенно повысить эффективность борьбы с загрязнением окружающей среды.

С помощью метода генетической инженерии были получены микроорганизмы производящие гомосерин, триптофан, изолейцин, треонин, которых не хватает в белках растений, идущих на корм животным. Несбалансированное по аминокислотам кормление снижает их Продуктивность и ведет к перерасходу кормов. Таким образом, производство аминокислот - важная народнохозяйственная проблема. Новый сверхпродуцент треонина производит эту аминокислоту в 400-700 раз более эффективно, чем исходный микроорганизм.

Все методы изменения наследственности таят в себе и элемент непредсказуемости. Многое зависит от того, с какими целями проводятся такие исследования. Этика науки требует, чтобы основу эксперимента по направленному преобразованию наследственных структур составляло безусловное стремление сохранить и упрочить наследственное достояние полезных видов живых существ. При конструировании генетически новых органических форм должна быть поставлена цель улучшения продуктивности и резистентности животных, растений и микроорганизмов, являющихся объектами сельского хозяйства. Результаты должны содействовать укреплению биологических связей в биосфере, оздоровлению внешней среды.

84. Генофонд — понятие из популяционной генетики, описывающее совокупность всех генных вариаций (аллелей) определённой популяции. Популяция располагает всеми своими аллелями для оптимального приспособления к окружающей среде. Можно также говорить о едином генофонде вида, так как между разными популяциями вида происходит обмен генами.

Если во всей популяции существует лишь один аллель определённого гена, то популяция по отношению к вариантам этого гена называется мономорфной. При наличии нескольких разных вариантов гена в популяции она считается полиморфной. Если у рассматриваемого вида имеется более чем один набор хромосом, то совокупное количество разных аллелей может превышать количество организмов. Однако в большинстве случаев количество аллелей всё же меньше. При сильном инбридинге часто возникают мономорфные популяции лишь с одним аллелем многих генов.

Одним из показателей объёма генофонда является эффективная величина популяции. У популяции людей с диплоидным набором хромосом может иметься максимально в два раза больше аллелей одного гена, чем индивидов. Исключены при этом половые хромосомы. Аллели всей популяци в идеальном случае распределены по закону Харди-Вайнберга: в популяции бесконечно большого размера, в которой не действуетотбор, не идет мутационный процесс, отсутствует обмен особями с другими популяциями, не происходит дрейф генов, все скрещивания случайны — частоты генотипов по какому-либо гену (в случае если в популяции есть два аллеля этого гена) будут поддерживаться постоянными из поколения в поколение и соответствовать уравнению: p²+2pq+q²=1, Где p² — доля гомозигот по одному из аллелей; p— частота этого аллеля; q² — доля гомозигот по альтернативному аллелю; q — частота соответствующего аллеля; 2pq — доля гетерозигот.

Более крупный генофонд с множеством разных вариантов отдельных генов ведёт к лучшему приспособлению потомства к меняющейся окружающей среде. Разнообразие аллелей позволяет приспособиться к изменениям значительно быстрее, если соответствующие аллели уже имеются в наличии, чем если они должны появиться вследствие мутации. Тем не менее, в неизменяющейся окружающей среде меньшее число аллелей может быть более выгодным, чтобы при половом размножении не возникало слишком много неблагоприятных комбинаций аллелей.

В выведении новых пород путём инбридинга возможно удаление неблагоприятных генов из генофонда. При скрещивании видов и вносе генов из иных популяций возможно увеличение объёма генофонда.

Для сохранения генофонда популяций редких и находящихся под угрозой исчезновения видов разработана система природоохранных мероприятий: создание охраняемых территорий (заповедников, заказников, национальных парков); разработка систем наблюдения — мониторинга; принятие законов, обеспечивающих правовую основу природоохранных мероприятий и предусматривающих формы ответственности за нарушение режима заповедных территорий, загрязнение биосферы, браконьерство, жестокое обращение с животными и т.д.; разработка методов разведения редких и исчезающих видов живот ных и растений и их интродукция (переселение) на охраняемые террито рии, новые места обитания и т.д.; создание генетического банка (банка генов) — хранилища семян, глубокозамороженных тканей, половых и соматических клеток растений и живот ных, пригодных для последующего воспроизведения исчезнувших либо исче зающих видов, сортов и пород живых организмов. Особенно важны банки генов семян культурных растений, необходимых для селекционной работы;

Российское национальное хранилище мировых растительных ресурсов расположено на Кубанской станции Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н.И. Вавилова (ВИР) в Краснодарском крае. Банки генов замороженных клеток исчезающих видов животных имеются в Научном центре биологических исследований РАН в г. Пущино, в Техасском медицинском центре и зоопарке г. Сан-Диего (США).

Полезными хозяйственными свойствами обладает подавляющее большинство живых организмов. Каждый биологический вид неповторим, в нем заключена генетическая информация об эволюционном развитии биоты, имеющая огромное познавательное и практическое значение. Поэтому охране подлежит весь генофонд биосферы, кроме генофонда болезнетворных организмов.

Основоположник учения о генофонде и геногеографии Александр Сергеевич Серебровский называл генофондом «совокупность всех генов данного вида..., чтобы подчеркнуть мысль о том, что в лице генофонда мы имеем такие же национальные богатства, как и в лице наших запасов угля, скрытых в наших недрах» (1928). Однако это выражение в настоящее время используется для определения генетического потенциала, а генофондом называют совокупность всех генотипов в популяции. При изучении природных популяций часто приходится сталкиваться с полным доминированием: фенотипы гомозигот АА и гетерозигот Аа неразличимы. Кроме того, в природе широко распространено полигенное определение признаков, причем типы взаимодействия неаллельных генов (комплементарность, эпистаз, полимерия) не всегда известны. Поэтому на практике часто изучают не генофонд, а фенофонд популяций, то есть соотношение фенотипов. В настоящее время развивается раздел генетики популяций, который называется фенетика популяций.

85. Селекция (от лат. selectio, seligere – отбор) – это наука о методах создания высокопродуктивных сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. Современная селекция – это обширная область человеческой деятельности, которая представляет собой сплав различных отраслей науки, производства сельскохозяйственной продукции и ее комплексной переработки.В ходе селекции происходят устойчивые наследственные преобразования различных групп организмов.

Задачи современной селекции: -Создание новых и совершенствование старых сортов, пород и штаммов с хозяйственно-полезными признаками. -Создание технологичных высокопродуктивных биологических систем, максимально использующих сырьевые и энергетические ресурсы планеты. -Повышение продуктивности пород, сортов и штаммов с единицы площади за единицу времени. -Повышение потребительских качеств продукции. -Уменьшение доли побочных продуктов и их комплексная переработка. -Уменьшение потерь от вредителей и болезней.

Вавилов утверждал, что именно генетика является теоретической основой селекции; выделил следующие разделы селекции:1) учение об исходном сортовом, видовом и родовом потенциалах; 2) учение о наследственной изменчивости (закономерности в изменчивости, учение о мутациях); 3) учение о роли среды в выявлении сортовых признаков (влияние отдельных факторов среды, учение о стадиях в развитии растений применительно к селекции); 4) теория гибридизации как в пределах близких форм, так и отдаленных видов;

5) теория селекционного процесса (самоопылители, перекрестноопылители, вегетативно и апогамно размножающиеся растения); 6) учение об основных направлениях в селекционной работе, таких, как селекция на иммунитет, на физиологические свойства (холодостойкость, засухоустойчивость, фотопериодизм), селекция на технические качества, химический состав; 7) частная селекция растений, животных и микроорганизмов.

Систематизируя учение об исходном материале, Вавилов сформулировал закон гомологических рядов (1920):

1. Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.

2. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство. Согласно этому закону, у генетически близких видов и родов существуют близкие гены, которые дают сходные серии множественных аллелей и вариантов признака.

Вавилов впервые осуществил целенаправленный поиск редких или мутантных аллелей в природных популяциях и популяциях культурных растений. В наше время продолжается поиск мутантных аллелей для повышения продуктивности штаммов, сортов и пород.

Биологическое разнообразие исходного материала – необходимое условие успешной селекции.

В результате индуцированного мутагенеза часто получают частично мутантные растения (химерные организмы). В этом случае говорят о соматических (почковых) мутациях. Многие сорта плодовых растений, винограда, картофеля являются соматическими мутантами. Эти сорта сохраняют свои свойства, если их воспроизводят вегетативным путем, например, прививая обработанные мутагенами почки (черенки) в кронунемутантных растений; таким путем размножают, например, бессемянные апельсины.

Автополиплоидия представляет собой многократное повторение в клетке одного генома. Автополиплоидия сопровождается увеличением размеров клеток, пыльцевых зерен. Например, триплоиднаяосина достигает гигантских размеров, долговечна, её древесина устойчива к гниению.

Современная селекция использует целый комплекс методов, основанных на последних достижениях множества наук: генетики, цитологии, ботаники, зоологии, микробиологии, биотехнологии, информационных технологий. Однако основными специфическими методами селекции остаются гибридизация и искусственный отбор. Близкородственные скрещивания – инцухт у растений и инбридинг у животных. Применяются для получения чистых линий. Возвратные скрещивания (бэк-кроссы) – это скрещивания гибридов (гетерозигот) с родительскими формами (гомозиготами). Анализирующие скрещивания – это скрещивания доминантных форм с неизвестным генотипом и рецессивно-гомозиготных тестерных линий. Г етерозис – гибридная сила, особенно в первом поколении гибридов.

Для оценки селекционного материала используют полевые, лабораторные и лабораторно-полевые методы.

Отбором называется процесс дифференциального (неодинакового) воспроизведения генотипов. В ходе искусственного отбора ослабляются нежелательные признаки и многократно усиливаются хозяйственно полезные признаки. Творческая роль искусственного отбора заключается в том, что создаются формы, которых ранее не существовало.

Вклад в развитие селекции растений внес Мичурин (1855–1935): создал свыше 300 сортов культурных растений. Основные принципы работ И.В. Мичурина: гибридизация, отбор и воздействие условий среды. Мичурину принадлежит крылатое выражение; «Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у неё – наша задача».

86. Вавилов установил, что на Земле существуют районы с особенно высоким уровнем генетического разнообразия культурных растений, и выделил основные центры происхождения культурных растений. Для каждого центра установлены характерные для него важнейшие сельскохозяйственные культуры.

1. Тропический центр (Индия, Индокитай, Юж.Китая и Ю-В Азия). Это родина таких растений, как рис, сахарный тростник, чай, лимон, апельсин, банан, баклажан, тропических плодовых и овощных культур.

2. Восточноазиатский центр (меренные и субтропические части Центрального и Восточного Китая, Корею, Япо­нию и о.Тайвань). Это родина таких растений, как соя, просо, хурма.

3. Юго-западноазиатский центр (Малая Азия, Иран, Афганистан, Ср. Азия и С-З Индия). Родина мягких пшениц, ржи, овса, ячменя, гороха, дыни. Этот центр может быть подразделен на следующие очаги: Кавказский, Переднеазиатский, Северо-западноиндийский. До сих пор здесь можно проследить для многих видов непрерывный ряд от культурных до диких форм.

4. Средиземноморский центр. Этот географический центр дал начало приблизительно около 10% видов куль­турных растений. Среди них такие, как твердые пшеницы, капуста, свекла, морковь, лен, виноград, маслина, множество других овощных и кормовых культур.

5. Абиссинский центр. Общее число видов культурных растений, связанных по своему происхождению с Абисси­нией, не превышает 4% мировой культурной флоры. Абиссиния харак­теризуется рядом эндемичных видов и даже родов культурных растений. Среди них такие, как кофейное дерево, арбуз, хлебный злак тэфф (Eragrostisabyssinica), своеобразное масличное растение нуг (Guizolia ahyssinica), особый вид банана. В пределах Нового Света установлена порази­тельно строгая локализация двух центров видо­образования главнейших культурных растений.

6. Центральноамериканский центр, охватывающий территорию Сев. Америки, включая Юж.Мексику. В этом центре можно выделить три очага: Горный южномексиканский, Центральноамериканский, Вест-Индский островной. Из Центральноамериканского центра ведет начало около 8% различных возделываемых рас­тений, таких, как кукуруза, подсолнечник, американские длинноволокнистые хлопчатники, какао (шоколадное дерево), ряд видов фасоли, тыквенных, многих плодовых (гвайява, аноны и авокадо).

7. Андийский центр, в пределах Южной Америки, приуроченный к Андийскому хребту. Это родина картофеля, томата. Отсюда ведут начало хинное дерево и кокаиновый куст.

Вавилов придавал большое значение новым гибридным формам. Разнообразие генов и генотипов в исходном материале Вавилов назвал генетическим потенциалом исходного материала.

Для отыскания центров разнообразия и богатства растительных форм Н.И. Вавилов многочисленные экспедиции, которые за 1922…1933 гг. побывали в 60 странах мира, а также в 140 районах нашей страны.

Чтобы установить географическое распределение разновидностей и рас культурных растений и их диких родичей, Н.И. Вавилов изучал очаги древнейшей земледельческой культуры, начало которой он видел в горных районах Эфиопии, Передней и Средней Азии, Китая, Индии, в Андах Южной Америки, а не в широких долинах крупных рек – Нила, Ганга, Тигра и Евфрата, как утверждали ученые прежде.

В результате экспедиций был собран ценный фонд мировых растительных ресурсов, насчитывающий свыше 250000 образцов – Вавиловская коллекция. Подобная коллекция была создана и в США, однако она значительно уступала вавиловской коллекции и по числу образцов, и по видовому составу.

Для хранения исходного материала в живом виде используются разнообразные насаждения: коллекционные питомники, коллекционно-маточные, маточные и производственные плантации. Для сохранения коллекционных образцов используются самые разнообразные методы: хранение семян с периодическим пересевом, хранение замороженных образцов (черенков, почек), поддержание тканево-клеточных культур. В 1976 г. на Кубани было построено Национальное хранилище семян для генофонда ВИРа, вместимостью 400 тысяч образцов.

Многие современные сорта растений (зернобобовых культур, кофейного дерева и др.) ведут начало от немногих особей-основателей. На грани вымирания находятся сотни пород домашних животных. Например, развитие промышленного птицеводства привело к резкому сокращению породного состава кур во всем мире: наибольшее распространение получили всего лишь 4…6 из известных 600 пород и разновидностей. Та же ситуация характерна для других сельскохозяйственных видов. Значительную роль в процессе снижения уровня разнообразия играет нерациональное ведение хозяйства, игнорирующее эволюционно сложившуюся системную организацию как природных, так и сельскохозяйственных популяций, их естественную подразделенность на генетически отличающиеся субпопуляции. Идеи Н.И. Вавилова о необходимости выявления и сохранения разнообразия были развиты в работах А.С. Серебровского, С.С. Четверикова и других отечественных ученых.

87. Хромосомы – структуры клетки, хранящие и передающие наследственную информацию. Хромосома состоит из ДНК и белка. Комплекс белков, связанных с ДНК, образует хроматин. Белки играют важную роль в упаковке молекул ДНК в ядре. Строение хромосомы лучше всего видно в метафазе митоза. Она представляет собой палочковидную структуру и состоит из двух сестринских хроматид, удерживаемых центромерой в области первичной перетяжки. Диплоидный набор хромосом организма называется кариотипом. Хромосомы имеют поперечные полосы, которые чередуются в различных хромосомах по-разному. Распознают пары хромосом, учитывая распределение, светлых и темных полос (чередование АТ и ГЦ). Поперечной исчерченностью обладают хромосомы представителей разных видов. У родственных видов, сходный характер чередования полос в хромосомах.

Каждый вид организмов обладает постоянным числом, формой и составом хромосом. В кариотипе человека 46 хромосом – 44 аутосомы и 2 половые хромосомы. Мужчины гетерогаметны (ХУ), а женщины гомогаметны (XX). У-хромосома отличается от Х-хромосомы отсутствием некоторых аллелей. Например, в У-хромосоме нет аллеля свертываемости крови. В результате гемофилией болеют, как правило, мальчики. Хромосомы одной пары называются гомологичными. Гомологичные хромосомы в одинаковых локусах несут аллельные гены. Постоянство кариотипа поддерживается с помощью точных механизмов митоза и мейоза. Изучение кариотипов и их изменчивости важно для здравоохранения (многие генетические заболевания связаны с изменением кариотипа), селекции (многие сорта растений различаются по кариотипу) и экологического биомониторинга (кариотип может изменяться под воздействием экологических факторов).

В экспериментальных условиях нерасхождение хромосом можно вызвать путем обработки организмов или их частей (цветков, семян или проростков растений, яйцеклеток или эмбрионов животных) митозными ядами. К митозным ядам относятся: колхицин (алкалоид безвременника осеннего), винбластин, аценафтен и др. Митозные яды разрушают микротрубочки веретена деления, что делает невозможным нормальное расхождение хромосом в митозе или мейозе. Полиплоидные клетки можно получать, используя рентгеновское облучение, изменение температуры, некот-ые химич. в-ва (эфир, хлороформ).

Изменчивость кариотипа проявляется в виде полиплоидии, анеуплоидии, гаплоидии,псевдополиплоидии.

Полиплоидия (эуплоидия) – это увеличение числа хромосом в клетках, кратное основному хромосомному числу. Организмы с такими клетками называются полиплоидными организмами, или просто полиплоидами. Если хромосомные наборы абсолютно идентичны (при полиплоидизации гаплоидных клеток), то такие организмы называются полигаплоидными.

Существуют полностью полиплоидные организмы, у которых каждая соматическая клетка содержит одинаковое число хромосом. Это происходит или при слиянии нередуцированных гамет (мейотическая полиплоидия), или при полиплоидизации при первом делении зиготы (зиготическая полиплоидия). В то же время, существуют и миксоплоидные организмы, в составе которых имеются диплоидные и полиплоидные ткани. У растений миксоплоиды называются химерами, у животных – мозаиками. Миксоплоидные организмы возникают в результате полиплоидизации соматических клеток. Такая полиплоидия называется митотической. Различают автополиплоидию и аллополиплоидию.

Анеуплоидия (гетерополиплоидия) – это изменение числа хромосом в клетках, некратное основному хромосомному числу. Различают несколько типов анеуплоидии. При моносомии утрачивается одна из хромосом диплоидного набора (2 n – 1). При полисомии к кариотипу добавляется одна из хромосом набора. Частным случаем полисомии является трисомия (2 n + 1), когда вместо двух гомологов их становится три. При нуллисомии отсутствуют оба гомолога какой-либо пары хромосом (2 n – 2). В более сложных случаях наблюдается тетрасомия – при наличии четырех гомологов (2 n + 2), двойная трисомия – при наличии трех гомологов для двух разных хромосом (2 n + 1 + 1), двойная моносомия – при отсутствии одного из гомологов для двух разных хромосом (2 n – 1 – 1) и т.д.

Кроме того, у многих растений и животных обнаружены мелкие добавочные В хромосомы, или микрохромосомы. У человека анеуплоидия приводит к развитию наследственных заболеваний: синдромов Патау (трисомия по 13-ой хромосоме), Эдвардса (по 18-ой), Дауна (по 21-ой), Шерешевского-Тёрнера (моносомия по X –хромосоме),Кляйнфельтера (дисомия по X –хромосоме при наличии Y –хромосомы).

Гаплоидия. Уменьшение числа хромосом в соматических клетках до основного числа называется гаплоидия. Существуют организмы– гаплобионты, для которых гаплоидия – это нормальное состояние (низшие эукариоты, гаметофиты растений, самцы перепончатокрылых насекомых). Гаплоидия как аномальное явление встречается среди спорофитов высших растений: у томата, табака, льна, дурмана, злаков. Гаплоидные растения отличаются пониженной жизнеспособностью; они практически бесплодны.

Псевдополиплоидия. В некоторых случаях изменение числа хромосом может произойти без изменения объема генетического материала. Агматополиплоидия: крупные хромосомы распадаются на множество мелких (у растений и насекомых). У круглых червей происходит фрагментация хромосом в соматических клетках, но в половых клетках сохраняются исходные крупные хромосомы. Слияние хромосом: мелкие объединяются в крупные (у грызунов).

88. Генетическая безопасность – это состояние защищенности генетической информации, которое определяется самой генетической информацией. Факторы, которые оказывают отрицательное действие на генетическую информацию и механизмы ее реализации называются генотоксиканты. Действие генотоксикантов исключительно разнообразно: мутагенное, эпимутагенное, канцерогенное, тератогенное, эмбриотоксическое. Отрицательное воздействие таких факторов (генотоксичность) может проявляться на различных уровнях: молекулярно-генетическом, цитогенетическом, морфофизиологическом. К генотоксикантам относятся мутагены, промутагены, эпимутагены, канцерогены, эмбриотоксины, тератогены, морфогены. Примеры генотоксикантов: ионизирующая радиация, тяжелые металлы, многие органические соединения (например, альдегиды, запрещенные пищевые добавки – краситель Е-123, консервант Е-240).

Факторы, которые могут оказывать отрицательное воздействие на генетическую информацию и механизмы ее реализации, считаются потенциальными генотоксикантами. Кхимическим потенциальным генотоксикантам относятся химические средства защиты растений, лекарственные препараты, некоторые пищевые добавки (например, консерванты-нитриты Е-249, Е-250). К биологическим потенциальным генотоксикантам относятся возбудители заболеваний и паразиты (вредители), микроорганизмы с генетически измененными свойствами, а также некоторые высшие организмы.

Аспекты генетической безопасности. Генетическая безопасность тесно связана с биологической, экологической, а такжепродовольственной, сельскохозяйственной, энергетической безопасностью, а также проблемами сдерживания бактериологического оружия. Проблемы генетической безопасности включают в себя также медицинские (валеологические), социоэкономические и биополитические аспекты. Можно говорить о генетической безопасности биосферы, биомов, экосистем, биоценозов, популяций и внутрипопуляционных группировок (эволюционная безопасность), а также о генетической безопасности агробиоценозов. Особое значение придается генетической безопасности человека, включая глобальную, популяционную (этническую), групповую и личную безопасность.

Эволюционная безопасность – это обеспечение устойчивости эколого-генетических процессов в биологических системах надорганизменного уровня (в биомах, экосистемах, биоценозах, популяциях).

Эволюционная устойчивость (эволюционная стабильность) биологических систем гарантируется сохранением определенного уровня адаптивного потенциала на протяжении длительного числа поколений. Для обеспечения эволюционной устойчивости биомов, экосистем, биоценозов, популяций необходимо поддержание достаточно высокого уровня генетического разнообразия их генофондов и метагенофондов, обеспечивающего внутреннюю и внешнюю устойчивость системы. Сохранение биологического (генетического) разнообразия – одна из актуальнейших проблем современности. Понятие «генетическое разнообразие» включает: разнообразие геномное (полиморфизм ДНК), транскриптомное (полиморфизм мРНК и кДНК), протеомное (белковый полиморфизм), метаболомное (разнообразие вариантов обменных процессов).

В современном мире основным компонентом биосферы становятся квазинативные экосистемы: внешне похожие на естественные, но сложившиеся под влиянием антропогенных факторов. Мониторинг подобных экосистем должен быть направлен на выявление закономерностей протекающих в них эволюционных (эколого-генетических) процессов, что позволит повысить эффективность управления динамикой генетической структуры слагающих их популяций. Молекулярно-генетические методы оценки уровня биоразнообразия, как правило, не позволяют диагностировать разнообразие адаптивных признаков. В результате остается актуальным изучение внутрипопуляционной изменчивости селективно значимых морфофизиологических признаков.

В то же время адаптивные морфофизиологические признаки, как правило, детерминированы полигенными системами и подвержены модифицирующему влиянию множества парагенетических факторов, что приводит к поливариантности онтогенеза (морфогенеза). Поэтому решение проблемы генетической безопасности требует совместных усилий специалистов из разных областей биологии и смежных наук.

89. Генетика человека – это особый раздел генетики, который изучает особенности наследования признаков у человека, наследственные заболевания (медицинская генетика), генетическую структуру популяций человека. Генетика человека является теоретической основой современной медицины и современного здравоохранения.

В настоящее время твердо установлено, что законы генетики носят всеобщий характер. Однако, поскольку человек – это не только биологическое, но и социальное существо, генетика человека отличается от генетики большинства организмов рядом особенностей:

– для изучения наследования человека неприменим гибридологический анализ (метод скрещиваний); поэтому для генетического анализа используются специфические методы: генеалогический (метод анализа родословных), близнецовый, а также цитогенетические, биохимические, популяционные и др. методы;

– для человека характерны социальные признаки, которые не встречаются у других организмов, например, темперамент, сложные коммуникационные системы, основанные на речи, а также математические, изобразительные, музыкальные и иные способности;

– благодаря общественной поддержке возможно выживание и существование людей с явными отклонениями от нормы (в дикой природе такие организмы оказываются нежизнеспособными).

Генеалогические методы используются для определения наследственного или ненаследственного хара

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: