Здравствуйте, в этой статье мы постараемся ответить на вопрос: «Закон изменчивости генетика». Также Вы можете бесплатно проконсультироваться у юристов онлайн прямо на сайте.
Геномные мутации приводят к изменению числа хромосом. Геном – это совокупность всей наследственной информации в гаплоидном наборе хромосом данного организма.
Еще в древности появились предположения о присущих живым существам изменчивости и наследственности. Было обращено внимание на тот факт, что при репродукции из одного поколения к другому передается ряд признаков, которые типичны для данного вида. Это было названо наследственностью.
Аллельные гены — Это пара генов, определяющих контрастные (аллельные) признаки организма. Каждый ген этой пары называется Аллелью.
Содержание:
Цитологические основы первого и второго законов Менделя
У человека в Х-хромосоме помимо генов, участвующих в развитии половых признаков, находятся гены, определяющие свертываемость крови и цветоразличение, при этом доминантный аллель определяет нормальное формирование признака, а рецессивный — патологию (гемофилию и дальтонизм соответственно). Рассмотрим наследование этих генов на примере наследования дальтонизма (ген гемофилии наследуется аналогично). Ген дальтонизма является универсально распространенным на нашей планете. Фенотипически он проявляется у 7% мужчин и у 0,5% женщин, но носительницами этого гена являются 13% женщин (т. е. они имеют этот ген в гетерозиготном состоянии). Итак, у человека в Х-хромосоме находится ген, определяющий восприятие красного и зеленого цветов.
Особенности гороха: 1) относительно просто выращивается и имеет короткий период развития; 2) имеет многочисленное потомство; 3) имеет большое количество хорошо заметных альтернативных признаков (окраска венчика — белая или красная; окраска семядолей — зеленая или желтая; форма семени — морщинистая или гладкая; окраска боба — желтая или зеленая; форма боба — округлая или с перетяжками; расположение цветков или плодов — по всей длине стебля или у его верхушки; высота стебля — длинный или короткий); 4) является самоопылителем, в результате чего имеет большое количество чистых линий, устойчиво сохраняющих свои признаки из поколения в поколение.
История развития генетики делится на три периода. Два из них приходятся на 1865-1953 годы, который охватывает век классической генетики. Третий период развития генетики начинается с 1953 года.
Устойчивые свойства живых организмов
В результате полиплоидии увеличивается диплоидное число хромосом путем добавления целых хромосомных наборов вследствие нарушения мейоза. Иначе говоря, причина полиплоидии заключается в нерасхождении гомологичных хромосом в мейоз, в результате чего образуются диплоидные гаметы.
Датой «рождения» генетики можно считать 1900 год, когда Г. Де Фриз в Голландии, К. Корренс в Германии и Э. Чермак в Австрии независимо друг от друга «переоткрыли» законы наследования признаков, установленные Г. Менделем еще в 1865 году.
Наследственностью именуют совокупность признаков, которые организмы повторяют из поколения в поколение. Особую роль здесь уделяют физиологии, химическому составу, внешнему строению и характеру обменных процессов организмов. Изменчивостью именуют явление, что противоположно наследственности и выражается в изменении комплекса признаков или образования новых свойств у организмов одного и того же вида. Сочетание этих двух свойств способствует эволюции, в результате которой у особей образуются новые признаки, которые сохраняются в следующем поколении.
Его отец был садоводом и привил сыну интерес к селекционному делу. После 6 классов гимназии, из-за материальных трудностей учиться дальше не смог и попал в монастырь, где принял сан. В монастыре Мендель изучал богословие (монастыри в то время способствовали возрождению чешской культуры, а монахи были одновременно преподавателями) и одновременно проявил интерес к исследовательской работе. Первые 2 года Мендель проводил опыты по определению чистоты сортов гороха, а затем в течение 8 лет изучал наследование 7 пар признаков.) В 1865 году он публикует работу «Опыты над растительными гибридами».
Закон единообразия гибридов первого поколения, или первый закон Менделя
Еще в древней Греции были совершены попытки осмысления многообразия организмов. Платон, Анаксимен, Гераклит и многие другие утверждали, что все в природе меняется в результате внутренней борьбы.
В настоящее время учение о наследственных признаках и свойств, исследования по всем направлениям идут на молекулярном уровне.
Суть его заключается в гибридизации (скрещивании) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам, с последующим анализом потомства.
Впервые разработан и использован Г. Менделем. Отличительные особенности метода: 1) целенаправленный подбор родителей, различающихся по одной, двум, трем и т. д. парам контрастных (альтернативных) стабильных признаков; 2) строгий количественный учет наследования признаков у гибридов; 3) индивидуальная оценка потомства от каждого родителя в ряду поколений.
Растения, имеющие нечетное количество наборов хромосом, – триплоиды (3n), пентаплоиды (5n) – характеризуются резким снижением плодовитости. Причина этого явления заключается в нарушении нормального протекания мейоза, так как при конъюгации хромосом в профазе первого деления каждая хромосома должна иметь парную себе, т. е. гомологичную, хромосому.
Генетические механизмы наследственности тесно связаны с генетическими механизмами изменчивости, т.е. со способностью живых организмов приобретать новые признаки и свойства в процессе взаимодействия организма с окружающей средой. Изменчивость является основой для естественного отбора и эволюции организмов.
Исследователи конца XIX в. считали, что во время деления клетки ядро полностью исчезает и в новых клетках ядра всегда возникают заново. Однако к началу XX в. наука накопила сведения, полностью опровергнувшие эти взгляды. Были открыты митоз (1874 г. — у растительных клеток; 1878 г. — у животных) и мейоз (1882 г. — у животных; 1888 г. — у растений). Исследования этих процессов показали, что ядро не исчезает в ходе клеточного деления и не возникает затем вновь в дочерних клетках. Роль генотипа и условий внешней среды в формировании фенотипа. Модификационная изменчивость. Норма реакции. Статистические закономерности модификационной изменчивости. Мутации, их причины. Мутационная изменчивость. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н. И. Вавилова.
Закон расщепления, или второй закон Менделя
Они подразделяются на физические (различные виды излучений, высокие или низкие температуры), химические (некоторые лекарства и др.) и биологические (вирусы, бактерии). По значимости для организма мутации подразделяются на отрицательные — летальные (несовместимые с жизнью), полулетальные (снижающие жизнеспособность организма), нейтральные и положительные (повышающие приспособляемость и жизнестойкость организма). Положительные мутации встречаются крайне редко, но именно они лежат в основе прогрессивной эволюции.
Наследственная изменчивость связана с изменением генетического материала особей. Она затрагивает генотип организма, может проявляться как мутация, т. е. в виде мутационной изменчивости. Мутационная изменчивость (от лат. mutatio – перемена) представляет собой редкие, случайно возникшие стойкие изменения генотипа, затрагивающие весь хромосомный набор, отдельные хромосомы, их части или отдельные гены. Мутации связаны с внутренними и внешними причинами, т. е. с влиянием факторов среды. Мутации могут быть вредными. полезными или нейтральными для организма в данных условиях среды. Мутации имеют большое значение для существования природных популяций и являются материалом для естественного отбора.
Наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе передачи наследственных задатков, ответственных за формирование признаков и свойств организма.
Наследственность и изменчивость представляют собой основные условия процесса эволюции. Обе эти противоположные особенности неразделимы и входят в характеристику всех живых организмов. Практически вся история науки биологии основывалась на изучении взаимодействия и значения этих особенностей. Еще в древней Греции были совершены попытки осмысления многообразия организмов. Платон, Анаксимен, Гераклит и многие другие утверждали, что все в природе меняется в результате внутренней борьбы. Какие же закономерности изменчивости и наследственности существуют? Этот вопрос изучали многие ученые на протяжении долгого времени.
Изменчивость и ее закономерности
Изменчивость выражается в том, что в любом поколении отдельные особи чем-то отличаются и друг от друга, и от своих родителей. Причиной этого является то, что признаки и свойства любого организма есть результат взаимодействия двух факторов: наследственной информации, полученной от родителей, и конкретных условий внешней среды, в которых шло индивидуальное развитие каждой особи.
Особое место занимает вклад в развитие генетики и селекции работа Казахстанских ученых. Отдаленная гибридизация, мутагенез, полиплоидия, гетерозис и др. проблемы охвачены в результате проведения генетических исследований. Большая роль принадлежит К. Мынбаеву, А. Таббасову, Н. Л.
Хотя процесс репликации ДНК и деления клеток обычно идет чрезвычайно точно, иногда, примерно один раз на тысячу или миллион случаев, этот процесс нарушается, и тогда хромосомы новой клетки отличаются от тех, которые были в старой.
Мутации как материал для искусственного и естественного отбора. Загрязнение природной среды мутагенами и его последствия. Генетика и теория эволюции. Генетика популяций.
По механизмам возникновения и характеру изменений признаков генетика различает две основные формы изменчивости: 1) наследственную (генотипическую) и 2) ненаследственную (фено-типическую), или модификационную изменчивость. Модификаци-онная изменчивость зависит от конкретных условий среды, в которой существует отдельный организм, и дает возможность приспособиться к этим условиям, но в пределах нормы реакции. Так, европеец, долго живущий в Африке, приобретет сильный загар, но цвет его кожи все-таки не будет таким, как у коренных обитателей этого континента. Данные изменения не наследуются.
Под альтернативными признаками понимаются различные значения какого-либо признака, например, признак — цвет горошин, альтернативные признаки — желтый цвет, зеленый цвет горошин.
Сами гены при этом не изменяются, но возникают их новые сочетания, что приводит к появлению организмов с другим генотипом и, следовательно, фенотипом. Опыты Менделя по дигибридному скрещиванию являются примером проявления изменчивости, обусловленной перекомбинацией генов, т.е. комбинативной изменчивости. Еще одним примером такой изменчивости является генетическая рекомбинация, которая происходит при половом размножении. Именно поэтому дети похожи на своих родителей, но не являются их точной копией. Кроме того, рекомбинация может происходить за счет включения в геном клетки новых, привнесенных извне генетических элементов — мигрирующих генетических элементов. В последнее время было установлено, что даже само их внедрение в клетку дает мощный толчок к множественным мутациям.
Цитологические основы третьего закона Менделя
Наряду с этим между представителями одного вида есть некоторые отличия, что было названо изменчивостью. Закономерности наследственности и изменчивости применялись уже тогда для создания иных пород животных и сортов растений благодаря Г. Менделю, который после многих экспериментов сумел их описать. В 1900 году начинает развиваться новая наука – генетика, что изучает закономерности этих двух фундаментальных свойств организмов. Развитие признака зависит как от присутствия других генов, так и от условий среды, формирование признаков происходит в ходе индивидуального развития особей. Поэтому каждая отдельно взятая особь обладает набором признаков, характерных только для нее.
Впервые, в Казахстане под руководством М. А. Айтхожина были проведены множество исследовательских работ по молекулярной биологии и генной инженерии, внесены в науку достижения (новшества).
У растений с четным числом хромосомных наборов (4n, 6n, 8n и т. д.) мейоз чаще всего не нарушается. Наибольшее число полиплоидных видов отмечено у хризантем. Исходная форма в гаплоидном наборе имеет 9 хромосом. Встречаются формы с 18 (2n), 36 (4n) хромосомами, вплоть до формы с 198 хромосомами (22n). Полиплоиды часто наблюдаются у пшеницы, проса, ячменя, яблони, груши, рябины, некоторых сортов винограда, тутового дерева, ананаса, банана, льна, арахиса, горчицы, хлопчатника, картофеля и многих других растений.