Параллельная изменчивость. Закон гомологических рядов.

С проявлением спонтанного мутогенеза связано проявление наследственной изменчивости у разных систематических групп растений. Изучение такой изменчивости было проведено Вавиловым, который сформулировал закон: «закон гомологических рядов наследственной изменчивости». Этот закон включает 2 положения: 1- виды и роды генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что зная ряд формул в пределах одного вида можно предвидеть параллельные формы у других видов и рядов. 2-целые семейства растений, в общем, характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящий через все роды и виды составляющих семейств. В основе описываемого закона лежит представление о том, что в генетически родственных формах гены изменяются однотипно. В результате чего появляются сходные мутации.

По причинам вызывающим мутации их подразделяют на спонтанные и индуцированные.

Спонтанные мутации происходят под действием естественных мутагенных факторов, без вмешательства человека.

Индуцированные мутации - результат направленного воздействия определенных мутагенных факторов.

По действию мутантного гена условно мутации разделяют физиологические, морфологические и биохимические.

Морфологические – изменяют характер роста, и формирования органов они обуславливают коротконогость, безглазость, гигантизм, карликовость, бескрылость. У самых различных организмов известно большое количество физиологических мутаций повышающих или понижающих жизнеспособность. Например, существуют летальные или полулетальные мутации. К биохимическим, относятся мутации изменяющие синтез определенных химических веществ.

По мутировавшим клеткам мутации делят на соматические и генеративные.

Генеративные, происходят в половых клетках и передаются по наследству при половом размножении.

Соматические, происходят в соматических клетках, и передается по наследству только при вегетативном размножении.

По изменению генетического материала мутации подразделяют: геномные, хромосомные, генные.

Геномные мутации обусловлены изменением числа хромосом, к ним относятся: полиплоидия, гаплоидия, анеуплоидия. Аномалии числа хромосом вызываются разными причинами: 1 нерасхождение хромосом в анафазе; 2 анафазное отставание, когда одна или несколько хромосом в процессе анафазного движения отстают от других.

Полиплоидия- кратное гаплоидному увеличение числа хромосом

Гаплоидия- одинарный набор хромосом, для человека летальный исход.

Анеуплоидия- кратное гаплоидному уменьшение числа хромосом(2n+1; 2n-1)

Хромосомные мутации обуславливают изменение структуры хромосом,могут быть внутри- и межхромосомными.

К внутрихромосомным мутациям относят перестройки внутри одной хромосомы. К ним относят:

Делеция- выпадение участка хромосомы, нарушается эмбриональное развитие и проявл. множественными врожденными пороками.

Дубликация – удвоение участка хромосомы, приводит к тяжелым нарушениям.

Инверсия- разрыв хромосом и поворот участка хромосомы на 180 C^o с последующим прикреплением на месте разрыва. Наруш. порядок располож. генов на хромосоме.

Транслокации- обмен участками между негомологичными хромосомами. Различают:

а)реципрокные транслокации – когда 2 негомологичные хромосомы обмениваются участками.

б)нереципркные – это перенесение участков из одной хромосомы в другую негомологичную.

в) робертсоновские перестройки – 2 акроцентрические хромосомы объединяются в 1.

Генные мутации связаны с изменением структуры генов.

2. транзиция - замена азотистых оснований: пуриновых на пуриновые, пиримидиновых на пиримидиновые. При этом изменяется только тот кодон, в котором произошли танзиции.

3. Трансверсия - замена пуриновых оснований на пиримидиновые или пиримидиновые на пуриновые.

Под полиплоидией понимают кратное увеличение основного числа хромосом в ядре, а всякое отклонение числа хромосом от нормального диплоидного в сторону как увеличения, так и уменьшения, а также кратное и некратное называют гетерополиплоидией или гетероплоидией.

В 1916 г. Г. Винклер, изучая прививки паслена на томат, обнаружил в местах соединения привоя и подвоя клетки с увеличенным набором хромосом. Ученый назвал это явление полиплоидией (от греч. poly — многократный и plooseidos — вид).

Интерес к полиплоидии еще больше возрос в 40-х годах XX в., когда американские исследователи Блексли и Эйвери, а также Эйгсти, Небель и Раттл (1937) провели многочисленные успешные опыты по обработке семян и растений колхицином с целью получения полиплоидов и разработали основные способы удвоения числа хромосом в клетках растений.

Механизм действия колхицина на делящиеся клетки состоит в том, что он блокирует веретено деления в метафазе, в результате чего дочерние хромосомы не расходятся к полюсам, а остаются в центре материнской клетки (С-митоз или K-митоз).

Экспериментально возникшая в 30-х годах XX в. полиплоидия стала играть огромную роль в селекции сельскохозяйственных растений, а также в генетической инженерии.

Полиплоидия.Классификация полиплоидов: автополиплоидия, аллополиплоидия, анеуплоидия.

ЭУПЛОИДИЯ (от греч. éu — хорошо, полностью, ploos — кратный и eidos — вид) — кратное увеличение основного набора хромосом в клетке (три-, тетра-, пентаплоидия и т.д.).

Изменение числа хромосом в клетке может происходит за счет увеличения или уменьшения целых гаплоидных наборов или отдельных хромосом. Орг-мы, у которых произошло измен-е гаплоидных наборов, наз. собственно полиплоидами. Организмы, у которых число хромосом не кратное гаплоидному наз. гетероплоидами.

Полиплоиды возникают 2-мя путями: 1 при нарушении митоза - митотич. полиплоидия

2 при нарушении мейоза – мейотическая полиплоидия.

Кратное измен-е числа хромосом явл. важным источником изменчивости и применяется в селекции растений. Первые экспериментально полученные полиплоиды опис.Винклер в 1916. В настоящее время известно, что более 1/3 всех цветковых раст. являются полиплоидами.

Полиплоидный ряд-группа родственных видов, у кот. наборы хромосом составляют ряд возрост-го кратного увелич. основного (n) числа хромосом.

Сущ. роды раст. с таким полиплоидным рядом, когда увелич. набора хромосом соответ. одному основному числу.

Полиплоиды, возникшие на основе умнож. хромосомных наборов одного вида наз. автополиплоидами – исп. в селекции.

Полиплоиды, возникшие на основе умнож. генома в разл. видах наз. аллополиплоидами.

Подавляющее большинство аллополиплоидов обр. не жизнеспособные гаметы.

Изменение числа хромосом, не кратное гаплоид. наз. гетероплоидией или анеуплоидией (открыл Бриджес)

Эуплоидия-состояние клеток, тканей или организмов, при котором в них существует полный набор хромосом или когда каждая клетка содержит все хромосомы из данного набора.

Популяция – совокупность особей одного вида, длительно населяющих определ. террит. и имеющих сходный генофонд в следствие свободного скрещивания между собой.

Обширность ареола, население популяций, зависит от многих факторов

Совокупность всех генов в популяции наз. генофондом. Генофонды популяций объед. и образуют генофонд вида.

В популяции могут сущ-ть чистые линии – гомозиготные организмы. Поэтому отбор может идти только в полиморфных популяциях.

Все популяции можно разделить на 3 категории, в зависимости от степени их изоляции, от регулярности и постоянства связей м/у особями разных популяций.

1. географические- разобщены географ факторами(горы, реки)

2. экологические- разобщены м/ду соб вследствие действия эколог факторов(сезонность)

3. элементарные- изоляция в таких популяциях носит эпизодический характер.В этих попул-х осущ-ся регулярн и частые миграции особей из одной популяции в другую.

Наследственность популяции- распределение в ней генотипов и фенотипов аллелей.Генетич состав попул относительно постоянен.

Основные положения хромосомной теории наследственности

Сформулировал Морган: 1. главным клеточными структурами ответственными за передачу наследственной информации, явл хромосомы кот содержат гены – носители генетической информации. 2. в хромосомах гены расположены линейно, в пределах одной хромосомы гены образуют одну группу сцепления. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом. 3. В мейозе между гомологичными хромосомами мажет происходить кроссинговер, что явл основой биологического разнообразия видов и базой для естественного отбора организмов.

В ядре наход хромосомы. Различ два вида хромосом гаплоидный и диплоидный. На стадии метафазы и ранней анафазы митоза и мейоза легче всего опред форму и размер хромосом. Совок всех морф признаков назыв кариотипом. Форма каждой хромосомы определяется положением первичной перетяжки, где располагается центромера. Ген – элементарная единица наследственности. Ген часть хромосомы ответственная за проявления отдельного признака организма. Гены отдельн признаков лежат в опред местах хромосом – локусах. Хромосомы в клетках парные. Парные гены назыв аллеями. Гены классифицируют по признакам которыми они управляют. Аддитивные гены имеют слабый эффект контролируют один и тот же признак. Гены доминантные вызывает выраженность признака. Рецессивный ген – это ген действ кот проявляется очень слабо или совсем не проявляется. Эпистатические гены если один ген по отношению к другоме доминантен и если эти гены не аллельны.

Гетерозис — увеличение жизнеспособности гибридов вследствие унаследования определённого набора аллелей различных генов от своих разнородных родителей. Это явление противоположно результатам инбридинга, или близкородственного скрещивания, приводящего к гомозиготности. Увеличение жизнеспособности гибридов первого поколения в результате гетерозиса связывают с переходом генов в гетерозиготное состояние, приэтом рецессивные летальные и полулетальные аллели, снижающие жизнеспособность гибридов, не проявляются. Также в результате гетерозиготации могут образовываться несколько аллельных вариантов фермента, действующих в сумме более эффективно, чем поодиночке (в гомозиготном состоянии). Механизм действия гетерозиса ещё не окончательно выяснен. Явление гетерозиса зависит от степени родства между родительскими особями: чем более отдалёнными родственниками являются родительские особи, тем в большей степени проявляется эффект гетерозиса у гибридов первого поколения.

Явление гетерозиса наблюдалось ещё до открытия законов Менделя И. Г. Кёльрейтером, термин «гетерозис» (в переводе с греческого языка — изменение, превращение), в 1908 Г. Шулл описал гетерозис у кукурузы.

У растений (по А. Густафсону) выделяют три формы гетерозиса: т. н. репродуктивный гетерозис, в результате которого повышается плодородность гибридов и урожайность, соматический гетерозис, увеличивающий линейные размеры гибридного растения и его массу, и приспособительный гетерозис (называемый также адаптивным), повышающий приспособленность гибридов к действию неблагоприятных факторов окружающей среды.

Анализ эффекта гетерозиса с позиций открытых в начале XX в. основных генетических закономерностей гетерозиса:

1) гетерозиготным состоянием гибридов по многим генам;

2) возникновением взаимодействия доминантных благоприятных генов; 3) сверхдоминированием — гетерозигота превосходит гомозиготу. В доказательство первого положения приводятся примеры получения межлинейных гибридов. При скрещивании гомозиготных инбредных линий гибриды первого поколения гетерозиготны по многим генам. При этом действие вредных рецессивных мутантных аллелей подавляется доминантными аллелями обоих родителей.

Большой хозяйственный интерес представляют пути закрепления гетерозиса у древесных растений. Сохранение эффекта гетерозиса осуществляется вегетативным размножением уникальных гибридов. Мы живем в век невиданных темпов научно-технического прогресса, обусловленного интенсивным развитием и огромными достижениями современной науки. Среди наук, определяющих научно-технический прогресс, наряду с физикой, химией, электроникой и другими науками, все большее значение приобретают биологические, в особенности молекулярная биология, включающая молекулярную генетику и биохимию. Эти науки за последние 30 лет достигли выдающихся результатов в познании живого.

Все виды живых организмов на Земле представлены определенными группами особей, которые называются популяциями. Популяция — это элементарная единица эволюции. Действительно, вид, занимающий часто огромный ареал, содержащий многообразие форм, различных в каждом географическом районе, оказывается слишком громоздкой системой для однозначного ответа на действие естественного отбора, имеющего различные направления, характер и силу в разных районах. В то же время отдельный организм (особь) также не может быть единицей эволюции, так как содержит лишь незначительную часть генетической информации вида, а с его смертью утрачивается и эта доля информации. Таким образом, единицей эволюции может быть только достаточно большая группа особей вида, которая будет репрезентативной (представительной) и в то же время достаточно малой, чтобы быть подвижной системой, чутко реагирующей, на воздействие естественного отбора. Такой группой особей оказалась популяция.

Впервые термин популяция был предложен 3. Л. Иоганнсеном 1907 г. в работе «Чистые линии и популяции». В его трактовке популяция — это группа особей, отличающихся от чистой линии тем, что каждый признак в ней представлен многими аллелями основного, определяющего его гена. В чистой линии признак представлен моноаллельно. Другими словами, гетерозиготность признака отличает популяцию от гомозиготности его в чистой линии.

Современный этап экспериментального изучения популяции начался с выхода в 1926 г. работы С. С. Четверикова «О некоторых моментах эволюционного процесса с точки зрения современной генетики». Учение о популяциях как раздел общей биологии еще только развивается и не достигло уровня законченного исследования. Однако значение этого раздела трудно переоценить, так как учение о популяциях имеет прикладное значение. Учение о популяциях включает вопросы: динамики численности вида, микроэволюционных процессов и пусковых механизмов в эволюции, систематики и таксономии и, наконец, что особенно важно для лесоводства, вопросы, связанные с изучением генетики объектов, обычный генетический анализ которых сильно затруднен.

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

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

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

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