Изменчивость и ее виды

БИОЛОГИЯ 10 класс Тема урока: Изменчивость и ее виды

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

Закономерности изменчивости. Изменчивость.

изменчивость

Ненаследственная

(фенотипическая)

-зависит от прямого воздействия окружающей среды

-не передается по наследству

-повышает шансы особи на выживание, так как носит приспособительный характер

Наследственная

(генотипическая)

изменчивость, возникающая в результате

- новых генетических комбинаций,

- полового размножения,

-кроссинговера

- перестроек на хромосомном уровне; - под влиянием мутаций (мутационная изменчивость).

Чем обусловлена степень изменения того или иного признака организма?

• 1. норма реакции
• 2. возможности самого генотипа, как следствие
• 3. степень важности признака
• 4. условия среды

Генотипическая изменчивость

Комбинативная

-Сочетание (комбинации) генов имеющихся признаков

-Приводит к разнообразию особей одного вида

Мутационная

-Связана с внезапными скачкообразными изменениями генетического материала

-Бывает :

1.Генная

2.Хромосомная

3.Геномная

Комбинативная изменчивость проявляется в том, что потомки, которые образуются при половом размножении, несколько отличаются друг от друга и от своих родителей

комбинативная

• Это стойкие внезапно возникшие изменения структуры наследственного материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма.

Мутации

де Фриз Гуго

1848–1935

Нидерландский ботаник и генетик, один из основателей учения об изменчивости и эволюции, провёл первые систематические исследования мутационного процесса

Мутаген — химическое вещество, физический фактор и биологический объект, вызывающий мутации.

Мутагенные факторы

Вид

Мутагены

Физические мутагены

• Ионизирующее излучение

• Ультрафиолетовое излучение

• Высокая температура

Химические мутагены

• Сильные окислители или восстановители (например, активные формы кислорода)

• Пестициды (например, гербициды, фунгициды)

• Продукты переработки нефти

• Органические растворители

• Алкоголь

• Никотин

Биологические мутагены

• Вирусы (например, краснуха, корь, грипп)

Мутационная

Генная

(изменение структуры гена)

• изменение ДНК
• нарушение порядка нуклеотидов

Геномные

(изменение количества хромосом в кариотипе)

Хромосомные

(изменение структуры хромосом)

-потеря участка хромосом

• Удвоение фрагмента хромосом
• поворот части хромосом на 180 градусов

Нейтральные, полулетальные, летальные

Мутации

Генеративные

( в половых клетках)

Обнаруживаются только в следующем поколении

Соматические

( в клетках тела)

Проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении

По адаптивному значению мутации бывают

• Полезные - повышают жизнеспособность.
• Летальные - вызывают гибель.
• Полулетальные - снижают жизнеспособность.
• Нейтральные - не влияют на жизнеспособность особей.

• Это изменения структуры генов.
• Поскольку ген представляет собой участок молекулы ДНК, то генная мутация представляет собой изменения в нуклеотидном составе этого участка .
• Генные мутации могут происходить в результате:

1) замены одного или нескольких нуклеотидов на другие;

2) вставки нуклеотидов;

3) потери нуклеотидов;

4) удвоения нуклеотидов;

5) изменения порядка чередования нуклеотидов.

Генные мутации

Примеры генных мутаций

• Альбинизм
• Серповидно-клеточная анемия

Генные мутации  генные наследственные заболевания

Нормальные эритроциты

под микроскопом

Формы эритроцитов при

серповидноклеточной

анемии

Это изменения структуры хромосом. Перестройки могут осуществляться как в пределах одной хромосомы — внутрихромосомные мутации (делеция, инверсия, дупликация, инсерция), так и между хромосомами — межхромосомные мутации (транслокация).

Хромосомные мутации

Внутрихромосомные мутации

• Делеция — утрата участка хромосомы
• Инверсия — поворот участка хромосомы на 180°
• Дупликация — удвоение одного и того же участка хромосомы
• Инсерция — перестановка участка

Геномные мутации – нарушения числа хромосом

• Геномной мутацией называется изменение числа хромосом. Геномные мутации возникают в результате нарушения нормального хода митоза или мейоза.
• Гаплоидия - уменьшение числа полных гаплоидных наборов хромосом.
• Полиплоидия - увеличение числа полных гаплоидных наборов хромосом: триплоиды (3 n ), тетраплоиды (4 n ) и т.д.
• Гетероплоидия ( анеуплоидия ) - некратное увеличение или уменьшение числа хромосом. Чаще всего наблюдается уменьшение или увеличение числа хромосом на одну (реже две и более).

Геномные мутации

Заболевания, связанные с изменением числа хромосом

Синдром Дауна

Причина

Синдром Шерешевского –Тёрнера

Трисомия по 21-й хромосоме

  Характерные симптомы

Синдром Кляйнфельтера

Утрата одной половой хромосомы, генотип Х0

Плоское лицо, монголоидный разрез глаз, открытый рот, аномалии зубов, короткий нос и другие. Имеются пороки сердца и желудочно-кишечного тракта. Характерна умственная отсталость. Дети с синдромом Дауна очень ласковые, внимательные и послушные

Наличие лишней Х-хромосомы у мужчин, генотип XXY

Отставание в физическом развитии, недоразвитость женских половых органов, интеллект сохранён

Высокий рост, длинные конечности, развитие вторичных половых признаков по женскому типу, слабоумие

• Наиболее вероятной причиной гетероплоидии является нерасхождение какой-либо пары гомологичных хромосом во время мейоза у кого-то из родителей.
• В этом случае одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая - на одну больше.
• Слияние таких гамет с нормальной гаплоидной гаметой при оплодотворении приводит к образованию зиготы с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для данного вида: нулесомия (2 n  - 2), моносомия (2 n  - 1), трисомия (2 n  + 1), тетрасомия (2 n  + 2) и т.д.

Гетероплоидия

Характеристика мутационной изменчивости

Свойства мутационной изменчивости

Характеристика

• Можно ли её считать определённой изменчивостью?

Нет, воздействие мутагенов приводит к самым разным мутациям

2. Можно ли её считать групповой изменчивостью?

Нет, это индивидуальная изменчивость

3. Влияние на генотип

Эта изменчивость приводит к изменению или генома, или хромосом, или генов

4. Влияние на фенотип

Часто мутации проявляются фенотипически

Свойства мутационной изменчивости

Характеристика

5. Наследование полученных изменений

Если мутации генеративные, то наследуются

6. Значение для организма

Полезные мутации помогают выжить, вредные — снижают жизнеспособность особи

7. Значение для вида

Основной поставщик наследственной изменчивости для естественного отбора

Значение мутаций в природе

• Материал для естественного и искусственного отбора
• Рецессивные мутации в гетерозиготном состоянии резерв наследственной изменчивости
• Широко используются в селекции растений и микроорганизмов
• Используются при разработке методов борьбы с вредителями

• Индуцированный мутагенез имеет большое значение, поскольку дает возможность создания ценного исходного материала для селекции, а также раскрывает пути создания средств защиты человека от действия мутагенных факторов.

Примеры структурных мутаций хромосом

• Пороки развития головного мозга, опорно-двигательной системы, сердечно-сосудистой, мочеполовой
• Умственная отсталость разной степени в сочетании с физическим недоразвитием
• Первичное бесплодие

По причинам

• Индуцированные
• При направленном воздействии мутагенного фактора
• С вмешательством человека
• Является исходным материалом для искусственного отбора

• Спонтанные
• В естественных условиях
• Под действием мутагенных факторов
• Без вмешательства человека
• Являются исходным материалом для естественного отбора

Роль генотипической изменчивости в живой природе

Наследственная (генотипическая) изменчивость составляет часть общей (фенотипической) изменчивости, которая определяется генетическими различиями между особями или группами особей. Ведущую роль в процессах генотипической изменчивости играет изменение генотипа в результате изменения репродуцирующихся структурных элементов ядра - ДНК хромосом-

мутации.

• В опытах французского ботаника Бонне, растения разделили на две части, одну из которых высаживали в ботаническом саду, в условиях теплого климата, другую высоко в горах. Какими могли быть растения, выросшие в разных условиях? Какой вид изменчивости проявился, каковы ее причины?

Задача 1.

• Два фермера закупили одинаковое количество породистого КРС, но один фермер смог получить кредит на закуп кормов и обеспечить всем необходимым животных, другой нет. Каков будет предполагаемый результат выращиваемых животных? Определите вид изменчивости, каковы ее причины?

Задача 2.