41030

Генетика популяций, Экологическая характеристика популяций

Лекция

Биология и генетика

Размеры ареала от активности организмов и особенностей природных условии. Возрастная структура популяций организмов разных видов варьирует в зависимости от продолжительности жизни интенсивности размножения возраста достижения половой жизни. Генетические характеристики популяции: Генофонд аллелефонд совокупность аллелей образующих генотипы организмов данной популяции....

Русский

2015-01-16

59 KB

8 чел.

Лекция № 14: «Генетика популяций».

Популяционная генетика - отрасль генной науки, изучающая наследственность и изменчивость на популяционно-видовом уровне организации жизни. Она изучает:

  •  закономерности изменения из поколения в поколения генетической структуры популяций:
  •  природу факторов, вызывающих эти изменения.

 Закон Харди-Вайнберга (1908г. мат-к + врач) – закон генетической стабильности популяции: при определении условии соотношении аллелей генов в генофонде популяции остается постоянным в ряду поколении.

Вид - совокупность особей, сходных по основным морфологическим и функциональным признакам, кариотипу, поведенческим реакциям, имеющих общее происхождение, заселяющих определенную территорию (ареал), в природных условиях скрещивающихся исключительно между собой и при этом производящих плодовитое потомство.

Популяцияmin самовоспроизводящуюся группа особей одного вида, населяющих определенную территорию (ареал) достаточно долго (в течении многих поколении).

      

Экологическая характеристика популяций:

1.Размеры ареала – от активности организмов и особенностей природных условии.

2.Численность особей – существует min значение численности, при которых популяция способна поддерживать себя во времени. Сокращения численности ниже min ведет к вымиранию. Величина популяций постоянно колеблется, что зависит от изменений экологической ситуаций (в благоприятных условиях у кроликов = 10000 особей осенью, после холодной зимы приблизительно = 100)

3.Возрастная структура популяций организмов разных видов варьирует в зависимости от продолжительности жизни, интенсивности размножения, возраста достижения половой жизни.

4. Половой состав популяций обуславливается эволюционно закрепленными механизмами формирования:

  •  первичного (на момент зачатия)
  •  вторичного (на момент рождения )
  •  третичного (во взрослом состоянии) соотношения полов. (106муж. : 100жен. 2-е; 16-18лет - 1:1; 50лет - 85муж. : 100жен.; 80лет - 50муж. : 100жен.)

Генетические характеристики популяции:

Генофонд (аллелефонд)- совокупность аллелей, образующих генотипы организмов данной популяции.

  1.  Наследственное разнообразие - присутствие в генофонде одновременно различных аллелей отдельных генов.            

Резерв наследственной изменчивости - накопление рецессивного гена (а) в генофонде в виде гетерозиготных организмов (Аа), который используется для создания новых комбинации аллелей.

  1.   Генетическое единство - обуславливается достаточным уровнем панмиксии (вероятность случайных скрещиваний)
  2.   Динамическое равновесие доли особей с разными генотипами.

Факторы нарушения генетического равновесия в популяции:

  1.  Мутации - элементарный эволюционный фактор. Мутационный процесс происходит постоянно на протяжении всего периода существования жизни, а отдельные мутации возникают многократно у разных организмов.
  2.  Волны жизни (С.С Четвериков)- периодические или апериодические колебания численности организмов в природных условиях (жив., раст., м/о).
  3.  Изоляция - ограничение свободы скрещиваний (панмиксии) организмов.
    •  Географическая (водоемы, равнины, возвышенности);
    •  Биологическая - внутри видов различие организмов: экологическая (пища, сезон размножения); этологическая или поведенческая (ритуал ухаживания; запахи); физическая или механическая – различия органов размножения и в размерах тела);
    •  Генетическая или репродуктивная - несовместимость гамет, стерильность гибридов, гибель зигот).
  4.  Естественный отбор происходит на всех стадиях онтогенеза организмов, предпосылкой отбора является борьба за существования – конкуренция за пищу, жизненное пространство, партнера для спаривания. В природных условиях Е.О. осуществляется по фенотипу.

В зависимости от результата различают:

  •  Стабилизирующая форма естественного отбора - сохраняет в популяции средний вариант фенотипа или признака, фиксирует, закрепляет полезные признаки и формы в относительно постоянных условиях среды. Мутации, отклоняющиеся от установленной нормы, как правило, не жизнеспособны. Сохраняет результаты предшествующих этапов эволюции.
    •  Движущий (направленный) отбор - последовательное изменения фенотипа в определенном направлении, сдвиг средних значений в сторону их усиления или ослабления. В изменившихся условиях среды большую возможность выжить и оставить потомство имеют особи, генотипы которых обеспечивают формирования новых, наиболее отвечающих этим условиями, признаков. Основа искусственного отбора.
    •  Дизруптивный (разрывающий) отбор - сохраняет несколько разных фенотипов с равной приспособленностью. Действует против особей со средним или промежуточным значением признаков. Поддерживает в популяции состояния генетического полиморфизма.
  1.  Дрейф генов - случайные, не обусловленные действием Е.О. колебания частот аллелей (генетико - автоматические процессы). При значительном размахе колебаний в последующих поколениях создаются условия для потери популяций некоторых аллелей и закрепления других. В результате происходит гомозиготизация особей и затухания изменчивости (популяция = 4 особи, аллель с частотой р=0,125, Аа – одна особь; лесной пожар или выстрел охотника приведет к утрате аллеля, вероятность утраты ½ в случае 1, ¼ - 2, 1/8 - 3 потомков у данной особи; из 4000 организмов, при р=0,125 min 500 особей имеют соответствующий аллель в гомозиготном состоянии).

Утрата (р=0) или закрепления аллелей в (АА, аа) гомозиготном состоянии у всех членов популяции (р=1) вне связи с их приспособительной ценностью. Формирует генофонд малочисленных групп организмов, изолированных от остальной части вида.

 

Особенности человеческих популяций.

Человеческая популяция - группа людей, занимающих общую территорию и свободно вступающих в брак. В формировании популяций людей главную роль играют родственные связи.

Демографические показатели (размер, уровень рождаемости и смертности, возрастной состав, экон.состояние, уклад жизни) оказывают серьезное воздействие на состояние генофондов человеческих популяций через структуру браков.

Популяции из 1500-4000 чел. - демами.

Популяции численностью до 1500 чел – изолятами.

Для демов и изолятов характерно: низкий естественный прирост населения - не более 25% за поколение, частота внутригрупповых браков 80-90% >>, приток лиц из других групп 1-2% <<, следовательно через 4 поколения (100лет) и более члены изолятов являются троюродными братьями и сестрами (сибсами)

В больших популяциях распределение аллелей подчиняется закону Харди - Вайнберга. В Швеции в 1965-1974гг. страдающие фенилкетонурией встречались с частотой 1:40000, следовательно:

 q2 =1/40000 (аа); q=1/200 (а)

р=1-q = 1- 1/200 = 199/200 (А)

2pq=2*(1/200)*(199/200)=398/40000 (Аа). Из 40000 человек: 1 больной, 400 носителей.

 Мутационный процесс у человека сходен с таковым у других организмов. В настоящее время давления мутационного процесса на генофонд человечества усиливается благодаря росту индуцированных мутаций (производственная деятельность, НТР = ионизирующее излучение). Доза в 1 Гр (грей) при низком уровене радиации: муж. 1000-2000 мутаций на миллион живых новорожденных, жен = 900 мутаций; следовательно повышение частоты злокачественных опухолей (лейкозы, рак молочной железы, щитовидной железы).

Популяционные волны. Численность населения возросла с 5 миллионов в эпоху неолита до 6 миллиардов, но изменялась неравномерно. Ускорение прироста - развитие земледелия, индустриализации, НТР, изменения плотности населения (1чел на 3 км2 – 4-900-1200 на 3 км2). 50% населения размещаются на 5% площади суши - неравномерное распределения людей. Ускорение роста численности при ограниченности заселяемой территории способствует усилению миграции. Причина снижения - эпидемия чумы, опасные инфекции.

Естественный отбор в человеческих популяциях утратил функцию видообразования, т.к биологические факторы исторического развития сменились социальными. Выполняет функцию стабилизации генофонда и поддержания наследственного разнообразия.

Стабилизирующий отбор - большая смертность среди недоношенных и переношенных новорожденных, 85% населения Европы имеет в эритроцитах антиген Rh (Rh+), остальные (Rh-) лишены.

Синтез антигена Rh контролирует доминантный ген D (DD,Dd), резус отрицательные люди – dd.

Жен.( Rh-) dd + муж.(Rh+) DD или Dd = плод (Rh+) Dd.

1-вая беременность: при нарушении целостности плаценты в родах Rh+ эритроциты плода проникают в организм матери и иммунизирует его (анти-Rh-антитела).

2-рая беременность: анти-Rh-антитела проникают через плаценту в организм плода и разрушают его эритроциты, развивается гемолитическая болезнь новорожденного (тяжелая анемия), нередко заканчивающаяся смертью.

В настоящее время медицина располагает способами борьбы с этой формой патологии в виде быстрого переливания младенцу резус-отрицательной крови или введения анти-Rh-антител для предотвращения иммунизации матери.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36233. Угрозы защищенности информации 84 KB
  Нарушение конфиденциальности возникает тогда когда к какойлибо информации получает доступ лицо не имеющее на это права. Отказ в обслуживании угрожает не самой информации а АС в которой эта информация обрабатывается. При возникновении отказа в обслуживании уполномоченные пользователи не могут получить своевременный доступ к необходимой информации хотя имеют на это полное право.
36234. Предмет и объекты защиты информации в ЭИС 120 KB
  Под ЗИ в ЭИС понимается регулярное использование в них средств и методов принятие мер и осуществление мероприятий с целью системного обеспечения требуемой надежности информации хранимой и обрабатываемой с использованием средств ЭИС [13]. ТСК должен принадлежать к одному и тому же организационному компоненту ЭИС участвовать в осуществлении одних и тех же функций обработки информации в ЭИС быть локализованным с точки зрения территориального расположения ЭИС. Элементы защиты выделяются по нахождению в одном и том же объекте защиты...
36235. Криптографическое закрытие информации, хранимой на носителях (архивация данных) 339 KB
  Устройства содержат датчики случайных чисел для генерации ключей и узлы шифрования реализованные аппаратно в специализированных однокристальных микроЭВМ. На базе устройств КРИПТОН разработана и серийно выпускается система КРИПТОНИК обеспечивающая также чтение запись и защиту данных хранящихся на интеллектуальных идентификационных карточках получающих в последнее время широкое применение как в виде дебетно кредитных карточек при безналичных расчетах так и в виде средства хранения прав доступа ключей шифрования и другой конфиденциальной...
36236. Общие положения по применению системы «Кобра» 229 KB
  Классификация компьютерных вирусов Компьютерные вирусы классифицируются в соответствии со следующими признаками: 1 среда обитания: файловые вирусы; загрузочные вирусы заражающие компоненты системной области используемые при загрузке ОС; файловозагрузочные вирусы. 2 способ заражения среды обитания; 3 способ активизации: резидентные и нерезидентные вирусы; 4 способ проявления деструктивные действия или вызываемые эффекты: влияние на работу ПК; искажение программных файлов файлов с данными; форматирование диска или его части; замена...
36237. Цели, функции и задачи защиты информации в сетях ЭВМ 127 KB
  Методы цифровой подписи данных передаваемых в сети Механизм цифровой подписи реализуемый также криптографическими методами состоит из формирования подписи блока данных при передаче и проверки подписи в принятом блоке данных. Первый процесс заключается в формировании подписи по определенному алгоритму с использованием секретного ключа второй в обратном преобразовании. Считается что для реализации цифровой подписи методы шифрования с открытыми ключами предпочтительнее традиционных методов шифрования. При наличии подходящего алгоритма...
36238. Оценка обычных программ 116.5 KB
  Это множество можно разделить на два подмножества: множество объектов и множество субъектов. Доступ категория субъектнообъектной модели описывающая процесс выполнения операций субъектов над объектами. В защищенной КС всегда присутствует субъект выполняющий контроль операций субъектов над объектами. Для выполнения в защищенной КС операций над объектами необходима дополнительная информация и наличие содержащего ее объекта о разрешенных и запрещенных операциях субъектов с объектами.
36239. Структура моделей знаний: правила продукции. Примеры 41 KB
  Структура моделей знаний: правила продукции. Понятие продукционных правил. Для достижения цели используется некоторая совокупность фактов и способов их применения правил. На этих понятиях основан наиболее распространенный метод представления знаний правила продукции или продукционные правила.
36240. Структура моделей знаний: семантические сети. Примеры 43 KB
  Структура моделей знаний: семантические сети. Понятие семантической сети основано на древней и очень простой идее о том что память формируется через ассоциации между понятиями. Квиллиан предположил что наша способность понимать язык может быть охарактеризована некоторым множеством базовых понятий концептов Базовыми функциональными элементами семантической сети служит структура из двух компонентов узлов и связывающих их дуг. Узлы в семантической сети соответствуют объектам понятиям или событиям.