5198

Наследственность и изменчивость

Реферат

Биология и генетика

Наследственность и изменчивость Наследственность – свойство организмов передавать свои признаки и особенности развития следующему поколению. Материальными носителями наследственности являются гены локализованные (расположенные) в ядерных структ...

Русский

2012-12-04

79.5 KB

31 чел.

Наследственность и изменчивость

Наследственность – свойство организмов передавать свои признаки и особенности развития следующему поколению.

Материальными носителями наследственности являются гены локализованные (расположенные) в ядерных структурах – хромосомах, основу которых составляет молекула ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Вместе с изменчивостью наследственность обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы.

Виды наследственности:

1. Ядерная наследственность определяется генетическим материалом, расположенным в ядре клетки. Материальным носителем ядерной наследственности являются молекулы ДНК, входящие в состав хромосом.

2. Цитоплазматическая наследственность определяется генетическим материалом, расположенным, в цитоплазме клетки. Собственную ДНК в клетке имеют митохондрии, а в растительной клетке помимо митохондрий собственную ДНК имеют пластиды.

Изменчивость - способность живых организмов приобретать новые признаки и качества. Выражается в бесконечном разнообразии признаков и свойств у особей различной степени родства

 Виды изменчивости:

1. Комбинативный

2. Мутационный

3. Онтогенетический

4. Корреляционный

5. Модификационный

 

Наследственными видами изменчивости являются комбинативный, мутационный, онтогенетический и корреляционный; единственным ненаследственным видом изменчивости является модификационный.

 

Комбинативный.

В основе комбинативного вида изменчивости лежит свободное комбинирование генетического материала в ходе мейоза при расхождении хромосом, а также при оплодотворении, когда в образующейся зиготе соединяется генетический материал отца и матери. Проявляется комбинативный вид изменчивости в том, что потомки в своём фенотипе имеют сочетание признаков обоих родителей и обычно не являются полными копиями какого-то одного из них.

 

Мутационный.

В основе мутационного вида изменчивости лежит качественное изменение структуры генетического материала. Это может быть связано с увеличением или уменьшением числа нуклеотидов в ДНК, заменой одного типа нуклеотидов на другой, изменением структуры хромосом (хромосомными аберрациями - поломками), увеличением или уменьшением в клетке как числа отдельных хромосом (гетероплоидия), так и полных наборов (полиплоидия). Проявляется мутационный вид изменчивости в появлении новых признаков у отдельных особей популяции (с частотой 1:10-6).

 

Онтогенетический.

В основе онтогенетического вида изменчивости лежит последовательная смена работы различных групп генов. Проявляется онтогенетический вид изменчивости в последовательном появлении и изменении признаков и свойств у особей в ходе индивидуального развития (от зиготы до смерти).

 

Корреляционный.

В основе корреляционного (соотносительного) вида изменчивости лежит связь между признаками на уровне взаимодействующих молекул, органов, систем органов, функциональных систем. Проявляется корреляционный вид изменчивости в изменении одного признака при изменении другого.

Модификационный. В основе модификационного вида изменчивости лежит изменение признака под воздействием факторов окружающей среды. Проявляется модификационный вид изменчивости в изменении какого-либо признака у всех 100% особей, подвергшихся воздействию данного фактора.

 

Методы генетики:

1. Гибридологический

2. Генеалогический

3. Близнецовый

4. Цитогенетический

5. Биохимический

6. Биофизический

7. Моносомный

8. Феногенетический

9. Популяционно-статистический

 

Гибридологический метод.

Метод основан на скрещивании представителей чистых линий, различающихся по одному или нескольким признакам, c целью получения гибридов первого (F1) и последующих поколений; анализ числовых характеристик расщепления в потомстве позволяет судить о характере наследования признаков и производить в дальнейшем расчёты вероятности появления особей с соответствующими признаками при различных вариантах скрещивания.

 

Генеалогический метод.

Метод основан на составлении по отдельным родословным генеалогического древа, охватывающего максимум информации обо всех имеющихся предках. Метод позволяет проследить движение генов из поколения в поколение, определить через каких особей идёт их распространение, выделить отдельные ветви в родословной предрасположенные (или с отсутствием предрасположенности) к некоторым заболеваниям. Кроме того, с использованием других методов можно определить степень инбридинга, коэффициент наследуемости и повторяемости признаков экстерьера и, как конечный результат, судить о племенной ценности производителей.

 

Близнецовый.

Метод основан на сравнивании между собой монозиготных близнецов. Метод применяется в тех случаях, когда требуется установить степень воздействия паратипических факторов, отбросив различия в генетике сравниваемых особей.

 

Цитогенетический.

Метод основан на изучении генетики ядра и внутриклеточных органоидов (митохондрий в клетках животного происхождения, митохондрий и пластид в растительных клетках). В частности, методика кариотипирования позволяет тестировать животных по некоторым аномалиям на основе различий в сравнении с нормой по следующим характеристикам: число хромосом, число плеч хромосом, особенности морфологии (строения) хромосом.

 

Биохимический.

Метод основан на изучении строения и функций отдельных молекул, а использование различного типа ферментов, способных разрезать или сшивать молекулы(или их части), позволило расширить возможности биотехнологии и генетической инженерии. В частности, с помощью метода секвенирования ДНК был расшифрован геном человека и других видов животных. Метод ПЦР позволяет осуществить клонирование молекулы ДНК.

 

Биофизический.

Методика рентгеноструктурного анализа способствовала в своё время определению пространственной структуры молекулы ДНК. С помощью электрофореза можно исследовать полиморфизм белков плазмы крови, молока, что позволяет судить об уровне генетического разнообразия популяций. Кроме того, методика позволяет определить массу целых молекул ДНК, РНК, белков или их фрагментов.

 

Моносомый.

Метод основан на гибридизации соматических клеток, что позволяет определить место расположения в хромосомах некоторых генов.

 

Феногенетический.

Метод основан на изучении степени влияния генетических и паратипических факторов на развитие признаков.

Популяционно-статистический.

Метод основан на использовании методов математического анализа в биологии. Методы математической статистики позволяют провести анализ генетики количественных признаков: рассчитать средние величины, показатели изменчивости, статистические ошибки, достоверность соответствующих средних величин, достоверность разности средних величин, корреляцию, коэффициент наследуемости и др. Закон Харди-Вайнберга позволяет определить генетическую структуру популяции, частоту встречаемости аллелей генов, уровень распространения аномалий, проследить изменение структуры популяции при различных вариантах отбора

Закономерности наследования признаков при половом размножении.

 

 

Законы наследования.

1-й закон – закон единообразия: При скрещивании гомозиготных родительских особей, отличающихся друг от друга альтернативными вариантами признаков одной пары, в первом поколении появляется потомство всё единообразное, как по фенотипу, так и по генотипу.

 

Схема 1-ого закона:  Р   АА ×  аа

          F1    

 

А

а

Аа

 2-й закон – закон расщепления: При скрещивании гибридов первого поколения между собой (или при самоопылении) во втором поколении наблюдается расщепление по генотипу в соотношении 1:2:1, а по фенотипу 3:1.

 

Схема 2-ого закона:   Р   Аа  × Аа  

           F1   

 

А

а

А

АА

Аа

а

Аа

аа

           

Расщепление по генотипу  1АА : 2Аа : 1аа

Расщепление по фенотипу  3А. : 1а

(В расщеплении по фенотипу буквы обозначают не гены, а признаки:

А- доминантный, а - рецессивный )

 

3-й закон – закон независимого наследования признаков: При скрещивании гомозиготных родительских особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам альтернативных признаков, признаки каждой пары наследуются независимо друг от друга и во втором поколении комбинируются во всех возможных сочетаниях (так при дигибридном скрещивании образуется четыре фенотипических класса особей в соотношении 9:3:3:1).

 

Схема 3-его закона:   Р  ААВВ  ×   ааbb  

          F1    AaBb     

          F2

 

AB

Ab

aB

ab

AB

AABB

AABb

AaBB

AaBb

Ab

AABb

AAbb

AaBb

Aabb

aB

AaBB

AaBb

aaBB

aaBb

ab

AaBb

Aabb

aaBb

aabb

 

Расщепление по генотипу:

1ААВВ : 2AABb : 1AAbb : 2AaBB : 4AaBb : 2Aabb : 1aaBB : 2aaBB : 1aabb

Расщепление по фенотипу: 9АВ : 3Аb : 3аВ : 1ab 

(В расщеплении по фенотипу буквы обозначают не гены, а признаки).

 

Правила наследования.

 

Правило чистоты гамет: Гены из поколения в поколение передаются в чистом виде, не смешиваясь и не изменяя, как правило, своей структуры.

Правило позволяет понять, что в селекционном процессе нельзя останавливаться на достигнутом. Исчезновение нежелательного признака не отрицает возможности его появления в последующих поколениях.

 

Правило расщепления: При ди- и полигибридном скрещивании гены различных пар признаков комбинируются во всех возможных сочетаниях и во втором поколении дают расщепление по генотипу в соответствии с формулой (1:2:1)n , а по фенотипу (3:1)n, где n – число анализируемых признаков.

Правило позволяет упростить способ расчёта расщепления для любых видов скрещивания (без разбора решётки Пеннета).

Взаимодействие генов.

 

 

Взаимодействие аллельных генов.

Взаимодействие между аллельными генами рассматривается как различные типы доминирования. Исследования проводятся при моногибридном скрещивании.

Типы доминирования: 1. Полное

          2. Неполное  

          3. Кодоминирование

          4. Сверхдоминирование

 

 Полное доминирование. Полное доминирование заключается в том, что в гетерозиготе, полученной при скрещивании представителей чистых линий, различающихся по одной пара альтернативных признаков, один из двух аллелей не проявляет своего действия. При скрещивании гетерозигот между собой (или при самоопылении) в потомстве появляется два фенотипических класса особей в соотношении 3:1. В фенотипе 3 частей проявился доминантный признак, а у 1 части – рецессивный.

 

 Неполное доминирование. При неполном доминировании гибриды первого поколения имеют фенотип, укладывающийся в рамки проявления признака между исходными родителями и никогда их не достигающий (т.е. признак может быть любым, но не как у представителей чистых линий: меньше максимального, но больше минимального). При скрещивании таких гибридов между собой во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу на три класса в соотношении 1:2:1. В фенотипе 1 части проявился признак одного из родителей (представителя чистой линии «А»), в фенотипе 2 частей проявился признак гибридов первого поколения, в фенотипе ещё 1 части проявился признак другого родителя (представителя чистой линии «а»).

 

 Кодоминирование. При кодоминантном типе наследования гибриды первого поколения в полной мере несут в своём фенотипе сочетание признаков обоих родителей без каких-либо изменений. Во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 1:2:1 (как и при неполном доминировании). В фенотипе у 1 части особей проявляется признак как у одного из родителей (представителя одной чистой линии), в фенотипе 2 частей проявляются признаки обоих родителей (как и у гибридов первого поколения, сочетающих в себе признаки сразу двух чистых линий), в фенотипе ещё 1 части проявляется признак как у второго из родителей (представителя другой чистой линии).

 Сверхдоминирование. При сверхдоминировании у гибридов первого поколения признак в фенотипе выражен ярче, чем у любого из родителей. Во втором поколении вновь появляется расщепление в соотношении 1:2:1. В фенотипе у 1 части особей проявляется признак одного из родителей, в фенотипе 2 частей проявляется признак как у гибридов первого поколения, в фенотипе ещё 1 части проявляется признак как у второго из родителей.

 

 

 Взаимодействие неаллельных генов.

 

 Исследования по изучению взаимодействия неаллельных генов проводятся по схеме дигибридного скрещивания.

 

 Типы взаимодействия неаллельных генов:

  1.  Комплементарное взаимодействие.
  2.  Эпистаз (доминантный и рецессивный).
  3.  Полимерия (аддитивная и неаддитивная).
  4.  Модифицирующее действие.

 

Комплементарное взаимодействие. Комплементарным называется взаимодействие, при котором действие генов из одной пары дополняется действием генов из другой пары таким образом, что в результате появляется новый признак. По другому этот тип взаимодействия называют новообразование (чаще этот термин встречается в старых изданиях).

В качестве примера приводится схема наследования формы гребня у кур.

Действие генов: А – розовидная форма гребня

       а – листовидная

       В – гороховидная форма гребня

       b – листовидная

       А.В.– ореховидная форма гребня

При скрещивании особей, имеющих розовидную форму гребня, с особями, имеющими гороховидную форму гребня, у гибридов первого поколения появляется новая форма гребня - ореховидная. При скрещивании гибридов первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1 (9 – с ореховидной формой гребня, 3 – с розовидной, 3 – с гороховидной, 1 – с листовидной).

Числовое расщепление соответствует третьему закону Менделя. Отличительная особенность комплементарного взаимодействия от закона независимого наследования признаков заключается в количестве учтённых признаков: в третьем законе рассматривается комбинирование двух признаков, а в комплементарном взаимодействии четыре вариации одного признака.

 

Эпистаз. Термин «эпистаз» означает подавление. Различают доминантный и рецессивный эпистаз.

 

Доминантный эпистаз. При доминантном эпистазе действие доминантных генов из одной пары подавляет работу также доминантных генов из другой пары.

 

Доминантный эпистаз у лошадей.

Действие генов: С – серая масть

       с – рыжая

       В – вороная масть

       B – рыжая

       С. В. – серая масть

При скрещивании серых лошадей (ССВВ) с рыжими (ссbb) гибриды первого поколения все оказываются серыми, так как ген «С» подавляет ген «В». Во втором поколении появляется расщепление по фенотипу в соотношении 12:3:1 (12 – имеют серую масть, 3 – вороную, 1 – рыжую). Вороная масть появляется только в том случае, если в генотипе отсутствуют доминантные гены «С».

 

Доминантный эпистаз у кур.

Действие генов: С – окрашенное перо

       с – белое (неокрашенное)

       J – подавляет ген «С»

       j – не подавляет ген «С»

При скрещивании белых кур (ССJJ) c белыми (ссjj) все гибриды первого поколения (СсJj) оказываются белыми, так как в их генотипе имеется ген «С». Во втором поколении наблюдается расщепление в соотношении 13:3. Окрашенными оказываются особи только в тех случаях, когда в генотипе отсутствуют гены «J».

 

Рецессивный эпистаз. При рецессивном эпистазе действие доминантных генов из одной пары подавляется действием рецессивных генов из другой пары.

Рецессивный эпистаз у мышей.

Дейсчтвие генов: С – отвечает за неравномерное распределение пигмента

       с – отвечает за равномерное распределение пигмента

       А – отвечает за выработку пигмента (чёрного или другого цвета)

       а – отвечает за отсутствие пигмента

При скрещивании чёрных мышей (ссАА) с белыми (ССаа) всё потомство первого поколения оказывается серым (СсАа), так как неравномерное распределение чёрного пигмента приводит к тому, что чёрный пигмент выглядит как серый. Во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:4. В 9 случаях (С.А.) особи оказываются серыми, в 3 (ссА.) чёрными и в 4 (С.аа, ссаа) белыми.

 

Полимерия. Полимерия означает, что на один признак одновременно действуют несколько генов. Различают аддитивную и неаддитивную полимерию. При аддитивной полимерии проявление признака зависит от суммы доминантных генов в генотипе: чем их больше, тем ярче выражен признак. При неаддитивной полимерии проявление признака от общей суммы доминантных генов не зависит: достаточно всего лишь одного доминантного гена из любой пары и признак будет иметь такое же фенотипическое проявление как и в полной гомозиготе.

Аддитивная (суммирующая) полимерия (на примере скрещивания краснозёрной и белозёрной пшеницы).

Действие генов: А1, А2 – усиливают интенсивность окрашивания зерна

       а1, а2 – зерно белое

При скрещивании краснозёрной (А1А1А2А2) пшеницы с белозёрной (а1а12а2) все гибриды первого поколения оказываются с средней степенью окрашивания («розовыми»). Во втором поколении появляются особи с различной степенью окрашивания: от интенсивно окрашенных, имеющих в генотипе все доминантные гены, до белых, имеющих в генотипе все рецессивные гены.

Числовое расщепление для гибридов второго поколения приводится как 15:1 (15 частей в большей или меньшей степени окрашенных к 1 части белых).

Неаддитивная полимерия (на примере наследования формы стручка у пастушьей сумки). 

Действие генов: А1, А2 – определяют форму стручка с срезанными краями

        а1, а2 – определяют округлую форму стручка

При скрещивании особей, дающих форму стручка со срезанными краями (А1А1А2А2), с особями, дающими округлую форму стручка (а1а1а2а2), в первом поколении все особи образуют форму стручка со срезанными краями (А1а1А2а2). Во втором поколении наблюдается чёткое расщепление 15:1 (15 частей имеют форму стручка со срезанными краями, 1 часть с округлыми). Округлую форму стручка дают особи только в рецессивной гомозиготе (а1а1а2а2), во всех остальных случаях вне зависимости от генотипа со срезанными краями.

Модифицирующее действие. Гены модификаторы сами по себе не определяют какой- то признак, но могут усиливать или ослаблять действие основных генов, вызывая таким образом изменение фенотипа. В качестве примера обычно приводится наследование пегости у собак и лошадей. Числового расщепления никогда не даётся, так как характер наследования больше напоминает полигенное наследование количественных признаков.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31188. Морские и сейсмические косы и набортные сейсморазведочные станции 31.5 KB
  Морские сейсмические косы предназначены для приема сейсмических колебаний регистрирующей аппаратурой расположенной на геофизическом судне. По существу цифровые сейсмические косы это морской аналог совокупности полевых сейсморегистрирующих моделей телеметрической системы сбора информации. В настоящее время на большинстве геофизических судов используются цифровые сейсмические косы.
31189. Обобщенная структура телеметрических станций 54.5 KB
  Вспомогательное оборудование станции служит для установки параметров ПО технического обслуживания и текущего ремонта всей системы и состоит из тестирующего устройства полевых модулей и модуля контроля линейной расстановки а также диагностического и ремонтного комплексов осциллографа и зарядного устройства. К блоку управления станцией всегда подключается ограниченное число линейных интерфейсных модулей.Этот модуль всегда выполняет следующие функции: осуществляет самотестирование и диагностику; присваивает адреса полевым коммутационным и...
31190. Общая характеристика современных систем наблюдений 32.5 KB
  Поэтому на начальном этапе применения трехмерных систем наблюдений широкое распространение получили такие упрощенные системы наблюдения которые позволяли в реальных условиях того времени выполнять Сейсморазведочные работы по технологии 30. По мере накопления опыта работ с такими системами и получения признания их высокой результативности были предложены и приняты к опробованию достаточно сложные регулярные системы наблюдений. В настоящее время регулярные площадные системы наблюдений достаточно высокой сложности являются приоритетными в...
31191. Общая характеристика систем наблюдений 36 KB
  Взаимное расположение пунктов возбуждения ПВ и пунктов приема ПП сейсмических волн в изучаемой среде принято называть системой наблюдений. Последовательность взаимного перемещения ПВ и ПП на поверхности наблюдений называют технологией наблюдений. В зависимости от структуры формы и взаимного расположения линий пунктов возбуждения ЛПВ и линий пунктов приема ЛПП сейсмических волн различают точечные профильные и пространственные системы наблюдений.
31192. Основные понятия теории проектрования систем наблюдений 3D 48 KB
  Поэтому такие системы наблюдений следует проектировать таким образом чтобы они по возможности обеспечивали достаточно равномерное покрытие всей площади работ регулярной сетью общих средних глубинных точек. В основе построения всех площадных систем наблюдений используются в качестве базовых элементов два понятия понятия о непродольном сейсмическом профиле и площадном распределении приемников и или источников Мешбей 1985; Потапов 1987. При работах на суше наиболее часто употребляются системы наблюдений использующие крестовые...
31193. Основы методики и технологии работ методом общей глубинной точки 35.5 KB
  Метод общей глубинной точки как уже говорилось был предложен в 1950 г. С каждой трассой связаны три координаты профиля: пункта возбуждения s пункта приема r и средней точки m. Кроме того для ряда задач удобно и полезно рассматривать расстояния h от средней точки до источника или приемника.
31194. Принцип цифровой магнитной записи 30 KB
  При таком виде представления для записи конкретного числа необходимо фиксировать в строго конкретном месте только числа а.нуль или единица и одно число нуль или единица для характеристики знака числа. EXP0NENT 0FRCTION где SIGN численное значение двоичного разряда определяющее знак числа для положительного числа SIGN=0 для отрицательного числа SIGN=1; FRCTION мантисса двоичного числа представляющая собой последовательность нулей и единиц чисел а начиная с первого слева ненулевого значения; EXPONENT показатель степени 2...
31195. Принципы квантования сигналов по времени амплитуде 36 KB
  Точность представления аналоговых сигналов в дискретной форме тем выше чем меньше интервал квантования. В теории передачи информации для обоснования выбора шага квантования аналоговых сигналов обычно используют теорему В.5 fmx где fmx максимальная частота спектра сигналов.
31196. Цифровые сейсморазведочные станции типа „Прогресс” 43 KB
  В станциях Прогресс123 форматор кодов вырабатывает специальный формат С1 записи на магнитную ленту который немного отличается от упоминавшегося ранее формата SEGB. ЦСС Прогресс 3 могла работать во всех режимах станций Прогресс 1 Прогресс 2 и дополнительно работать с источниками вибрационного действия. Для этого в ЦСС Прогресс 3 предусмотрена возможность осуществления операции свертки вычисление функции взаимной корреляции ФВК сейсмических сигналов по каждому каналу с опорным сигналом свипом вибратора в месте излучения.