"Зависимость проявления генов от условий внешней среды. Фенотипическая изменчивость"

Виды изменчивости

Модификационная,

фенотипическая

Мутационная

Ненаследственная

Наследственная

Отражает изменения фенотипов под действием условий среды и не затрагивает генотип

Возникновение

новых генотипов

Мутации –

– редкие случайно возникшие стойкие изменения генотипа, затрагивающие весь геном, целые хромосомы, их части и отдельные гены.

Основные характеристики мутационной изменчивости

1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно.

2.Мутации наследственны, т.е. передаются из поколения в поколение.

3.Мутации не имеют направленного характера.

4.Одни и те же мутации могут возникать повторно.

5.Мутации могут быть полезными, вредными; доминантными и рецессивными.

Мутагены –

факторы, при помощи которых образуются мутации.

По природе возникновения

• Физические (ионизирующие излучение, рентгеновские лучи, радиация, ультрафиолетовое излучение; повышение температур для хладнокровных животных; понижение температур для теплокровных животных).
• Химические (окислители и восстановители (нитраты, нитриты, активные формы кислорода), пестициды, некоторые пищевые добавки, органические растворители, лекарственные препараты и тд.)
• Биологические вирусы (вирус гриппа, кори, краснухи и тд.).

По характеру проявления (по влиянию)

Полезные Вредные Нейтральные

Рецессивные Доминантные

По месту возникновения

Генеративные Соматические

(в половых клетках, (не передаются наследству)

передаются по наследству)

По эффектам проявления

• Летальные
• условно-летальные
• дефектные
• температурно-чувствительные и др.

По структуре (по генотипу)

Геномные Генные Хромосомные

Виды мутаций по изменению генотипа

Хромосомные

Геномные

Генные(точковые)

Изменение

Изменение числа хромосом

Изменение структуры хромосом

одного гена

Утрата части хромосомы, поворот или удвоение участка хромосомы

Кратное увеличение числа хромосом; уменьшение или увеличение числа хромосом

Замена, утрата или удвоение нуклеотидов

Генные мутации

Генные мутации (или точковые) – наиболее часто встречающийся класс мутационных изменений. Генные мутации связаны с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК . Они приводят к тому, что мутантный ген либо перестает работать и тогда не образуются соответствующие РНК и белок, либо синтезируется белок с измененными свойствами, что проявляется в изменении каких-либо признаков организмов.

Следствии генной мутации образуются новых аллели. Это имеет важное эволюционное значение.

Генные мутации следует рассматривать как результат «ошибок», возникающих в процессе удвоения ДНК.

Различные типы хромосомных мутаций:

1 — нормальная хромосома, нормальный порядок генов

2 — делеция; нехватка участка хромосомы

3 — дупликация; удвоение участка хромосомы

4 — инверсия; поворот участка хромосомы на 180 градусов

5 — транслокация ; перемещение участка на негомологичную хромосому

Также возможно центрическое слияние, то есть слияние негомологичных хромосом.

Геномные мутации

Геномными называют мутации, приводящие к изменению числа хромосом.

Наиболее распространенным типом таких мутация является полиплоидия – кратное изменение числа хромосом. У полиплоидных организмов гаплоидный (n) набор хромосом в клетках повторяется не 2 раза, а 4-6 (иногда 10-12).

гетероплоидия – числа уменьшения или увеличения числа хромосом на одну, две или более

Главной причиной этому является нерасхождение гомологичных хромосом в мейозе, что приводит к формированию гамет с увеличенным числом хромосом.

Для понятий каждой строчки подбери слово с общим значением:

А) геномные, хромосомные, генные-

Б) вредные, нейтральные, полезные-

по генотипу

по влиянию

Найди лишнее понятие

дупликация

инверсия

полиплоидия

полиплоидия

делеция

Заверши логическую цепочку

Геномная мутация

Лишняя хромосома

Синдром

Дауна

• Выберите один правильный вариант ответа:

1. Наследственная изменчивость бывает двух видов

а) комбинативной и мутационной

б) мутационной и генотипической

в) комбинативной и фенотипической

г) модификационной и комбинативной

2. Мутации возникают вследствие

а) случайных комбинаций генов

б) возникновения разных наборов хромосом

в) изменения структуры генов

г) случайных комбинаций хромосом

3. Мутация, обусловленная заменой одного или нескольких нуклеотидов в гене, называется

а) нуклеотидной

б) генной

в) хромосомной

г) генеративной

4. Какое из явлений можно отнести к геномной мутации?

А) возникновение серповидно – клеточной анемии;

б) появление полиплоидной формы картофеля;

в) появление в потомстве особи – альбиноса.

5. Перемещение гена или участка хромосомы из одного локуса в другой называется :

а) делеция; б) транслокация; в) дупликация;

г) инверсия

6. Определите среди указанных примеров мутационную изменчивость.

А) на одной грядке при хорошем уходе томат дал крупные плоды, а на грядке при плохом уходе – мелкие.

Б) наступили холода – мех у зайцев стал гуще.

В) у одного растения табака душистого из почки вырос необычный побег с красивыми полосатыми листьями.

Г) на хорошо удобренной почве капуста дает крупные кочаны, а на бедной почве – маленькие

Модификационная изменчивость

Изменчивость

• Это способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Благодаря изменчивости, организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания.

Изменчивость

Наследственная

Ненаследственная изменчивость

Модифика-

Мутацион-

ционная

ная

Комбинати-

вная

Онтогенет-ческая

Модификации-

• от лат.  modus — мера, вид, образ,

лат. facio — делать, изменять

Формы изменчивости

• Ненаследственная, или фенотипическая, или модификационная, изменчивость — изменения признаков организма, не обусловленные изменением генотипа.

Модификационная

Модификационная

Не передается

по наследству

Модификационная изменчивость затрагивает фенотип или генотип?

затрагивает

фенотип

и не

затрагивает

генотип

Модификационная изменчивость затрагивает одну особь или группу особей?

носит групповой характер изменений

Под действием чего происходят изменения?

Модификационная изменчивость

• изменения признаков организмов, не обусловленные изменениями генотипа и возникающие под влиянием факторов внешней среды. Среда обитания играет большую роль в формировании признаков организмов.Каждый организм развивается и обитает в определенной среде, испытывая на себе действие ее факторов, способных изменять морфологические и физиологические свойства организмов, т.е. их фенотип.

Модификации- это обратимые или не обратимые изменения?

носят обратимый характер

(например - загар)

Примеры модификационной 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 (пример морфоза)

У насекомых и других животных

• изменение окраски у колорадских жуков вследствие длительного влияния на их куколки высоких или низких температур
• смена окраски шерсти у некоторых млекопитающих при изменении погодных условий (например, у зайца)
• способность бабочек рода Ванесса ( Vanessa ) изменять свою окраску при изменениях температуры

Основные свойства модификационной изменчивости

1) ненаследуемость

2) групповой характер изменений (особи одного вида, помещенные в одинаковые условия, приобретают сходные признаки)

3) соответствие изменений действию фактора среды

4) зависимость пределов изменчивости от генотипа.

5) носят обратимый характер

Признаки организма

количественные

качественные

• Окраска Цвет глаз Половые различия
• Окраска
• Цвет глаз
• Половые различия

• ________________
• ________________

• Определяются визуально Легко классифицируются
• Определяются визуально
• Легко классифицируются

• Рост, вес Удои молока Яйценоскость
• Рост, вес
• Удои молока
• Яйценоскость

• _________________ Можно изучать с помощью измерений и подсчетов
• _________________
• Можно изучать с помощью измерений и подсчетов

Значение

Адаптация – приспособленность к данным условиям среды, выживание, сохранение потомства

• Одни признаки в зависимости от окружающей среды могут изменятся сильно, другие – нет.
• Например у человека такие качества как физическая сила и выносливость могут изменятся сильно, а рост – не так сильно.
• Пределы модификационной изменчивости какого –либо признака называют нормой реакции.

Норма реакции

• это предел изменчивости определенного признака, в зависимости от окружающих воздействий.
• Т.Е.= возможности, присущие данному генотипу
• Бывает узкая и широкая

33

• . Как правило, количественные признаки (высота растений, урожайность, размер листьев, удойность коров, яйценоскость кур) имеют более широкую норму реакции, то есть могут изменяться в широких пределах, чем качественные признаки (цвет шерсти, жирность молока, строение цветка, группа крови). Знание нормы реакции имеет большое значение для практики сельского хозяйства.

Норма реакции

• признак "всхожесть" горох и тыква имеют разные нормы реакции. У гороха всходы появляются в температурных пределах +2...44 "С, а у тыквы — +14...46 "С.

Норма реакции

• Признак "длительность сохранения всхожести": для дуба - 1 год, для ели - 5 лет, для ржи - 10 лет.

1. Если корову кормить хорошо, она даст много молока, а если ее кормить плохо, молока будет мало (но никогда корова не сможет дать 500л молока в день). 2. Растения, выращенные на плодородной почве с хорошим поливом, дадут более богатый урожай, чем растения, выращенные в засушливых условиях на неплодородных почвах. Однако любое растение вырастает только в пределах определенной нормы (например, томат не может вырасти до 5 м и давать плоды по 2-3 кг каждый). 3. Степень развития мускулатуры является количественным признаком. Если люди со слаборазвитой мускулатурой начнут усиленно тренироваться в спортивной секции, то у них разовьются мышцы, появится сила и ловкость, однако лишь в пределах своего биологического вида.

Может ли организм переступить норму реакции?

Не может.

Это

Приведет

К гибели

органи-

зма

Каждый признак и его конкретное число называется - ВАРИАНТОЙ .

На основе ее составляют 

Вариационный ряд-

- ряд свойств организма, расположенных в порядке увеличения или уменьшения признака

Вариационный ряд

На основании вариационного ряда строится вариационная кривая - графическое отображение частоты встречаемости каждой варианты.

Число зерен в одном колосе

14

Варианта- V

Частота встречаемости

15

Количество колосьев пшеницы- p

2

16

7

17

22

32

18

24

19

20

8

5

Например, если взять 100 колосьев пшеницы ( n  = 100), подсчитать число зерен в колосе ( v ) и число растений с данным количеством колосков, то вариационный ряд будет выглядеть следующим образом.

• Предел изменчивости признака

Модификационную изменчивость можно представить графически

Графическое выражение изменчивости признака, отражающее размах вариации и частоту встречаемости называют вариационной кривой

n

p

2

3

1

4

3

9

5

20

6

7

35

8

19

9

8

3

10

2

р – частота встречаемости

n – длина листа

Графическое выражение изменчивости признака

Размах вариации

Для определения средней величины признака определяется средняя арифметическая – М.

Она представляет собой основной параметр и определяется по следующей формуле:

Σ (n • р)

М

=

k

2*1 + 3*3 + 4*9 + 5*20 + 6*35 + 7*19 + 8*8 + 9*3 + 10*2

= 6

М =

100

М = 6 см

Чем шире норма реакций,

тем пластичнее признак,

тем он более адаптирован

к условиям среды.

Это приводит к

увеличению процента выживания вида в изменяющихся условиях.

выводы

• чаще всего встречаются средние значения признака, а не минимальные и максимальные проявления
• среднее значение признака обнаруживается только при массовых подсчетах

выводы

3. Проявление признака не выходит за пределы нормы реакции, которая определяется генотипом.

4. Модификационная изменчивость играет огромную роль в практической деятельности человека (чаще всего в области сельского хозяйства)

Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет большое практическое значение, поскольку позволяет предвидеть и заранее планировать степень выраженности многих признаков организмов в зависимости от условий внешней среды.

• Основные характеристики модификационной изменчивости:

• Модификационные изменения не передаются по наследству.
• Модификационные изменения проявляются у всех организмов и зависят от действия на организм условий среды.
• Модификационные изменения возможны только в пределах нормы реакции.

Сила сжатия

Частота встречаемости

20-29кг

Варианта- V

• P

30-34кг

35-39кг

Число учеников

40-44кг

45-49кг

50-54кг

55-59кг

60-69кг

Сила сжатия

29,25

33,34,33,34,34,33

35,38,37,35,38,37,38,36,38,39

41,41, 44, 42, 41, 42,44,43,44,41,41

46,45, 48,49,45,46,45,47,45,49,45,47

51,54,50,54,53,51

55,58,

66

Вариант № 2.

• Организмы приспосабливаются к конкретным условиям среды, не меняя генотип за счёт изменчивости

а) мутационной

б) комбинативной

в) относительная

г) модификационная

2. У листьев, сорванного с одного дерева изменчивость?

а) мутационная

б) комбинативная

в) модификационная

г) все листья одинаковы, изменчивости нет

4. Модификационная изменчивость в отличие от мутационной изменчивости:

а) обычно проявляется у большинства особей

б) характерна отдельным особям вида

в) связанна с изменением генов

г) носит наследственный характер

5. Увеличение массы тела у домашних животных при изменении рациона питания относят к изменчивости:

а) модификационной

б) цитоплазматической

в) генотипической

г) комбинативной