генетика – наука о наследственности и изменчивости

наследственность и изменчивость – общие свойства всех живых организмов

 

 

наследственность

наследственность – свойство организма сохранять и передавать свои признаки потомству

основной метод исследования наследственности – гибридологический:

- проводят скрещивание(гибридизацию) особей, получают гибриды

  скрещивание особей, отличающихся по одной паре контрастных признаков – моногибридное скрещивание

  скрещивание особей, отличающихся по двум контрастных парам признаков – дигибридное скрещивание

  особи, которые при скрещивании между собой сохраняют свои признаки в потомстве в «чистом виде»,

   есть «чистая линия»

- у гибридов в ряду поколений проводят количественный учет особей с нужными признаками,

                                       индивидуальный учет особей от каждого скрещивания

 

 

*1865 Г.Мендель

 изучал наследование различных признаков при скрещивании гороха,

 установил правило единообразия гибридов первого поколения,

 установил закон расщепления гибридов второго поколения,

 установил закон независимого наследования,

 предложил теорию чистоты гамет

 

 

моногибридное скрещивание особей «чистых линий»

(правило единообразия гибридов первого поколения F1)

 у гибридов первого поколения F1 проявляется один из пары признаков

 преобладающий признак – доминантный, угнетенный признак - рецессивный

 

 

 

(закон расщепления гибридов второго поколения F2)

при дальнейшем скрещивании гибридов F1 между собой

у гибридов  второго поколения F2 появляются особи с рецессивными признаками в соотношении 1:3 или 1:2:1

при скрещивании гибридов F1 между собой у гибридов  второго поколения F2

идет расщепление по фенотипу 1:3 и по генотипу 1:2:1

 результаты 1:3 или 1:2:1 получены путем анализа большого числа опытов

 такие результаты есть статистические закономерности

 чем больше проведено опытов, тем точнее статистические закономерности –

 статистические закономерности получают на большом числе опытов,

 статистические закономерности применяют для большого числа опытов

 

 

дигибридное скрещивание особей «чистых линий» доминантных и рецессивных по двум признакам

(закон независимого наследования)

 наследование по каждой паре признаков идет независимо от других пар признаков,

 особи с рецессивными признаками появляются в соотношении 1:3 или 1:2:1

 образуются особи с новыми сочетаниями признаков

 при дигибридном скрещивании гибридов F1 между собой у гибридов  второго поколения F2

 идет расщепление по каждой паре признаков в соотношении 1:3 независимо от другой пары признаков

 

 

цитологические основы законов наследования

теория чистоты гамет *Г.Мендель 

значение - объясняет законы единообразия-расщепления-независимого наследования

признаки организма контролируются особыми клеточными факторами

эти факторы наследственные и передаются от родителей потомкам ч/з половые клетки-гаметы

парные признаки контролируются парами наследственных факторов - аллелями

из пары факторов гамета несет только один фактор(один аллель) и передает только один признак

при образовании гамет аллели не смешиваются и их «чистота» не нарушается

распределение аллелей по гаметам происходит случайным образом

при оплодотворении сливаются две гаметы: одна гамета от отца, другая от матери

слияние гамет с образованием зиготы происходит случайным образом

из зиготы развивается организм, его признаки определяются набором наследственных факторов зиготы

набор наследственных факторов зиготы складывается из аллелей гамет

различают особи-гомозиготы и особи-гетерозиготы

гомозиготы имеют набор из пары аллелей

          ПР: АА или аа

          они образуют одинаковые гаметы(гаметы имеют по одному аллелю из пары)

          ПР: А или а

          дают потомство без расщепления, т.е. «чистые линии»

гетерозиготы имеют набор из пары аллелей

            ПР: Аа

            они образуют разные гаметы(гаметы имеют по одному аллелю из пары)

            ПР: А и а

            дают потомство с расщеплением признаков

 

 

моногибридное скрещивание особей «чистых линий»

(правило единообразия гибридов первого поколения F1 и теория чистоты гамет)

 

       у зигот возникают соотношения генотипов

        F2        Аa´Aа=АА + 2Аа + аа  1:3 или 1:2:1(статистическая закономерность)

 

 

анализирующее скрещивание служит для определения генотипа у неизвестной особи

проводят скрещивание этой особи и рецессивной гомозиготы

если после скрещивания у гибридов идет расщепление на доминантные и рецессивные 1:1,

 то особь-гетерозигота

если после скрещивания у гибридов нет расщепления и все гибриды доминантные,

 то особь-доминантная гомозигота

особь-рецессивная гомозигота определяется по фенотипу

 

 

дигибридное скрещивание особей «чистых линий» доминантных и рецессивных по двум признакам

(закон независимого наследования и теория чистоты гамет)

 

      у зигот возникают варианты генотипов

              F2     АaBb´ АaBb = AABB + 2AaBB  + aaBB + AAbb  + 2Aabb  + aabb  +  2AABb + 4АаBb + 2aaBb

      при полном доминировании соотношения фенотипов 9:3:3:1 (статистическая закономерность)

                   = AB + 2AB + aB +  Ab + 2Ab + ab  + 2AB + 4АB + 2aB = 9AB + 3Ab + 3aB + ab

 

 

современные цитологические основы законов единообразия-расщепления-независимого наследования

*наследование каждого признака контролируется особым фактором – геном

 ген – элементарная структурно-функциональная единица наследственности

 гены находятся в клетках и передаются от родителей потомству при делении клетки

*гены расположены в хромосомах

 ген – участок хромосомы

 гены в хромосомах расположены последовательно

 локус – положение гена в хромосоме, оно постоянно и меняется только при мутации

*у особей могут быть парные признаки

 такие парные признаки контролируются аллельными генами или аллелями гена

 аллельные гены(аллели гена) расположены в гомологичных хромосомах

 гомологичные хромосомы – парные, имеют одинаковую форму, размеры, одинаковые центромеры

 последовательность генов в гомологичных хромосомах одинаковая,

 аллельные гены (аллели гена) расположены в одинаковых локусах гомологичных хромосом

 хромосома содержит только один аллель гена

 в гаплоидном наборе хромосом содержится только 1 аллель гена

 в диплоидном наборе хромосом содержится только 2 аллеля гена

 некоторые гены имеют множественные аллели, но в генотипе есть только два из них

*при мейозе в каждую гамету уходит одна из пары гомологичных хромосом и один из аллелей гена

 поэтому гены в гаметах не смешиваются и остаются «чистыми»

 распределение хромосом по гаметам происходит случайным образом

*после оплодотворения у зиготы одна из гомологичных хромосом от отца, другая от матери

 значит, у зиготы один из аллелей гена от отца, другой от матери

 некоторые гены имеют множественные аллели, но у зиготы есть только два из них

 у гетерозиготы в парах гомологичных хромосом разные аллели гена, у гомозиготы – одинаковые аллели

 

цитологические основы законов наследования

- в наборе хромосом есть парные гомологичные хромосомы

- расхождение гомологичных хромосом в анафазу мейоза I идет независимо

- при оплодотворении сочетание гамет происходит случайно

 

условия менделирования:

- в наборе хромосом есть парные гомологичные хромосомы

- расхождение гомологичных хромосом в анафазу мейоза I идет независимо

- при оплодотворении сочетание гамет происходит случайно

- разные гены находятся в разных хромосомах

- 1 ген контролирует 1 признак(моногенность)

- признаки качественные, не количественные

 

 

*1910 Т.Морган

 изучал ограничения независимого наследования при скрещивании дрозофил,

 установил закон сцепленного наследования,

 установил нарушения закона сцепленного наследования при кроссинговере,

 предложил хромосомную теорию наследственности

 

 

дигибридное скрещивание дрозофил особей «чистых линий» доминантных и рецессивных по двум признакам

 

 

хромосомная теория наследственности *Т.Морган

значение - объяснение законов сцепленного наследования

единица наследственности – ген

гены расположены в хромосомах

гены в хромосомах расположены последовательно

гены в пределах одной хромосомы образуют группу сцепления и наследуются вместе

число групп сцепления равно числу пар гомологичных хромосом

сцепление генов нарушается при кроссинговере

гены, расположенные в разных хромосомах, наследуются независимо

набор генов постоянный для данного вида

 

(закон сцепленного наследования)

если гены находятся в 1 хромосоме, они наследуются преимущественно вместе, образуя группу сцепления

  у зигот возникают соотношения генотипов   F1    АBab´ааbb=АBab + abab

  соотношения фенотипов AaBb + aabb    50% : 50% (статистическая закономерность)

 

 если анализирующему скрещиванию подвергались самки, закон сцепленного наследования нарушался

 у зигот возникают соотношения генотипов    F1    АBab´ааbb=АBab + abab + Abab + aBab

 соотношения фенотипов Abab + abab + Abab + aBab 42% : 42% : 8% : 8% (статистическая закономерность)

 

 

хромосомная теория наследственности объяснила нарушения закона сцепленного наследования -

 в конце профазы мейоза I происходит слипание гомологичных хромосом - конъюгация

 из 2 конъюгированных гомологичных хромосом образуется бивалент

 при конъюгации возможен кроссинговер - обмен участками гомологичных хромосом

 в метафазу гомологичные хромосомы разъединяются

 в анафазу гомологичные хромосомы расходятся к полюсам

 из-за кроссинговера сцепление генов не является абсолютным

 при кроссинговере гены, бывшие в одной хромосоме, оказываются в разных гомологичных хромосомах

 сцепление таких генов нарушается

 величина кроссинговера равна соотношению числа всех кроссинговерных особей к общему числу особей

 ПР: 8% + 8%=16%

 закон Моргана

 сила сцепления между генами обратно пропорциональна расстоянию между ними

 чем ближе расположены гены в одной хромосоме, тем реже они разделяются при кроссинговере

 кроссинговер происходит только у гомологичных хромосом

 ПР: если половые хромосомы негомологичные, то у них кроссинговер не происходит

значение кроссинговера:

- идет перекомбинация генов с образованием новых генотипов, которых не было у родителей

- усиливается наследственная изменчивость, формируется эволюционный материал для отбора

 

 

современная хромосомная теория наследования

*наследование каждого признака контролируется особым фактором – геном

 ген – элементарная структурно-функциональная единица наследственности

 гены находятся в клетках и передаются от родителей потомству при делении клетки

 набор генов организма составляет его генотип:

 генотип контролирует все признаки организма

 генотип передается от родителей потомству при делении клетки

 генотип остается постоянным в течение жизни организма

 генотип закодирован и хранится в ДНК

 фенотип – набор внешних и внутренних признаков организма:

 фенотип не передается от родителей потомству

 фенотип формируется под действием генотипа и влиянием условий внешней среды

 наследуется не признак фенотипа как таковой, а способность генотипа проявляться в фенотипе

*носители генов – ДНК:

 ген – последовательность нуклеотидов ДНК, несущих информацию о I структуре белка

 последовательность нуклеотидов ДНК соответствует последовательности аминокислот в I структуре белка

 соответствие этих последовательностей есть коллинеарность

 запись информации о I структуре белка в виде последовательности нуклеотидов ДНК есть генетический код

 свойства генетического кода:

 код состоит из триплетов, триплет - сочетание 3 мононуклеотидов,

 код однозначен, 1 триплет кодирует 1 аминокислоту,

 код непрерывен, между триплетами нет свободных нуклеотидов,

 код не перекрывается, 1 нуклеотид участвует только в 1 триплете,

 код вырожден, 1 аминокислота кодируется несколькими триплетами, использованы все(4³) варианты триплетов

 есть особые триплеты, которые служат сигналами в пептидном синтезе,

 код стабилен, но возможны мутации – нарушения последовательности мононуклеотидов в цепи ДНК,

 код универсален, одинаков для всех живых организмов

*ген контролирует синтез специфического белка

 в дальнейшем специфический белок определяет соответствующий признак организма

 основа реализации информации в гене - матричный синтез нуклеиновых кислот и белков

 схема реализации наследственной информации: транскрипция ДНК-РНК, трансляция РНК-белок ®признак

 активность генов регулируется

 в результате, хотя в каждой клетке есть весь набор генов, работают не все гены, а только часть

 работающие гены определяют - какой быть клетке(эпителиальной-мышечной..)

*генотип передается от родителей потомству путем передачи ДНК при делении клетки

 различают ДНК хромосом и ДНК митохондрий-пластид

 ДНК хромосом передаются при расхождении хромосом

 гены, заключенные в ДНК гаплоидном наборе хромосом есть геном клетки

 ДНК митохондрий-пластид передаются вместе с органоидами

 ДНК митохондрий-пластид определяют цитоплазматическую наследственность

*гены расположены в хромосомах, ген – участок хромосомы

 гены в хромосомах расположены последовательно

 локус – положение гена в хромосоме, оно постоянно и меняется только при мутации

 у особей могут быть парные признаки

 такие парные признаки контролируются аллельными генами или аллелями гена

 аллельные гены(аллели гена) расположены в гомологичных хромосомах

 гомологичные хромосомы – парные, имеют одинаковую форму, размеры, одинаковые центромеры

 последовательность генов в гомологичных хромосомах одинаковая

 аллельные гены (аллели гена) расположены в одинаковых локусах гомологичных хромосом

 хромосома содержит только один аллель гена

 в гаплоидном наборе хромосом содержится только 1 аллель гена

 в диплоидном наборе хромосом содержится только 2 аллеля гена

 некоторые гены имеют множественные аллели, но в генотипе есть только два из них

*при мейозе в каждую гамету уходит одна из пары гомологичных хромосом и один из аллелей гена

 поэтому гены в гаметах не смешиваются и остаются «чистыми»

 распределение хромосом по гаметам происходит случайным образом

*после оплодотворения у зиготы одна из гомологичных хромосом от отца, другая от матери

 значит, у зиготы один из аллелей гена от отца, другой от матери

 некоторые гены имеют множественные аллели, но у зиготы есть только два из них

 у гетерозиготы в парах гомологичных хромосом разные аллели гена, у гомозиготы – одинаковые аллели

*возможно независимое и сцепленное наследование генов:

 если гены расположены в разных хромосомах, то наследование генов независимое

 если гены расположены в одной хромосоме, то наследование генов сцепленное

*сцепление генов не является абсолютным из-за кроссинговера:

 во время мейоза при конъюгации гомологичных хромосом возможен обмен участками хромосом

 при этом гены, бывшие в одной хромосоме, оказываются в разных гомологичных хромосомах

 сцепление таких генов нарушается

 величина кроссинговера равна соотношению числа всех кроссинговерных особей к общему числу особей

 ПР: 8% + 8%=16%

 закон Моргана

 сила сцепления между генами обратно пропорциональна расстоянию между ними

 чем ближе расположены гены в одной хромосоме, тем реже они разделяются при кроссинговере

 значение кроссинговера:

 - идет перекомбинация генов с образованием новых генотипов, которых не было у родителей

 - усиливается наследственная изменчивость, формируется эволюционный материал для отбора

 

 

закон сцепленного наследования применим для наследования, сцепленного с полом

у человека в диплоидном наборе есть аутосомы и половые хромосомы – у женщин XX, у мужчин XY

X хромосома равноплечная, Y хромосома палочковидная

гены, которые находятся в Х- и У-хромосомах, наследуются сцепленно с полом

Х-хромосома содержит жизненно важные гены

потеря обеих Х-хромосом у женщин или Х-хромосомы у мужчин летальна

У-хромосома содержит только «мужские» гены(немногочисленные)

потеря У-хромосом у мужчин нелетальна и ведет к изменению пола на женский

в половых хромосомах могут находиться и гены, не участвующие в развитии половых признаков

ПР: Х-хромосома человека содержит ген, определяющий свертываемость крови(ген свертывания крови)

    свертываемость крови нарушается(понижается) при гемофилии

    гемофилия обусловлена отсутствием фактора свертывания антигемофилитического глобулина

    гемофилия контролируется геном гемофилии(рецессивным аллелем гена свертывания крови)

    болеют мужчины, если единственная Х-хромосома имеет ген гемофилии или

           женщины, если обе Х-хромосомы имеют ген гемофилии(рецессивная гомозигота)

    если у женщины одна Х-хромосома имеет ген гемофилии, то она здорова, но является носительницей

ПР: Х-хромосома человека содержит ген, определяющий цветовое зрение

    рецессивный аллель вызывает дальтонизм(слепоту на зеленый и красный цвет)

    болеют мужчины, если единственная Х-хромосома имеет ген дальтонизма или

           женщины, если обе Х-хромосомы имеют ген дальтонизма(рецессивная гомозигота)

    если у женщины одна Х-хромосома имеет ген дальтонизма, то она здорова, но является носительницей

 

 

генетика пола

у человека в диплоидном наборе есть аутосомы и половые хромосомы – у женщин XX, у мужчин XY

женский пол гомогаметный – образуются яйцеклетки одного сорта(X)

мужской пол гетерогаметный – образуются сперматозоиды двух сортов(X и Y в соотношении 1:1)

определение пола происходит при оплодотворении

(пол зависит от сперматозоида, который оплодотворит яйцеклетку)

соотношение мальчиков и девочек 1:1

 

у птиц-пресмыкающихся женский пол XY, мужской пол XX

у кузнечиков-водяного клопа женский пол XX, мужской пол X0

у пчел-муравьев-тлей женский пол 2n, мужской пол 1n

(из оплодотворенных яйцеклеток развиваются самки, из неоплодотворенных – самцы)

 

 

генотип как целостная система

генотип – не просто набор генов:

 гены взаимодействуют между собой

 один ген может контролировать не один, а несколько признаков

поэтому генотип – это комплекс генов, контролирующих один или несколько признаков,

                  это комплекс генов, взаимодействующих между собой

различают взаимодействие аллельных генов и взаимодействие неаллельных генов

взаимодействие аллельных генов:

- полное доминирование

  есть два аллеля гена, один – доминантный, другой – рецессивный

  доминантный аллель преобладает над рецессивным

  доминантный аллель проявляется как у доминантных гомозигот, так и у гетерозигот

  доминантные гомозиготы и гетерозиготы не отличаются по фенотипу

  рецессивность

  есть два аллеля гена, один – доминантный, другой – рецессивный

  рецессивным аллель подавляется доминантным

  рецессивный аллель проявляется только у рецессивных гомозигот

  ПР: наследование цвета семян гороха,

      ген А определяет желтый цвет семян,

      ген a определяет зеленый цвет семян,

      у генотипов АА и Аа семена желтые,

      у генотипа аа семена зеленые

- неполное доминирование

  есть два аллеля гена, один – доминантный, другой – рецессивный,

  доминантные гомозиготы и гетерозиготы отличаются по фенотипу - промежуточный характер наследования

  ПР: наследование окраски цветов у ночной красавицы,

      ген А определяет красную окраску цветов,

      ген a определяет белую окраску цветов,

      у генотипа АА цветы красные,

      у генотипа аа цветы белые,

      у генотипа Аа цветы розовые

- кодоминирование

  у гена не два, а несколько(множественные) аллели, в генотипе только два аллеля гена

  ПР: наследование групп крови АВ0 у человека,

          у человека группы крови 0(I), А(II), В(III) и АВ(IV)

          ген I_А определяет синтез в эритроцитах специфического белка - агглютиногена А

          ген I_В определяет синтез другого белка - агглютиногена В

          ни ген I_А, ни ген I_В не доминируют друг над другом

          ген j не продуцирует никакого агглютиногена

          ген I_А и ген I_В доминируют над геном j

          у генотипов I_АI_А и I_Аj образуется агглютиноген А - группа крови А(II)

          у генотипов I_ВI_В и I_Вj образуется агглютиноген В - группа крови В(III)

          у генотипа jj нет агглютиногенов - группа крови 0(I)

          у генотипа I_АI_В образуются оба агглютиногена - группа крови АВ(IV)

 

взаимодействие неаллельных генов:

- комплементарность

  есть 2 неаллельных гена, у каждого гена есть два аллеля, один – доминантный, другой – рецессивный

  новый признак появляется только при наличии в генотипе 2 неаллельных доминантных генов

   каждый из которых не имеет самостоятельного проявления по данному признаку

  ПР: наследование серого цвета шерсти у кроликов,

      ген А определяет образование пигмента,

      ген a блокирует образование пигмента,

      ген B определяет неравномерное распределение пигмента,

      ген b определяет равномерное распределение пигмента,

      у генотипа АВ шерсть серого цвета,

      у генотипа Аb шерсть черного цвета,

      у генотипов аb и аВ шерсть белого цвета

- полимерия

  в генотипе несколько генов(полигенов), которые контролируют один признак

  действие полигенов зависит от числа доминантных аллелей

  признаки, зависящие от полигенов – количественные

  ПР: наследование цвета кожи у человека –

      а₁а₁а₂а₂  определяет фенотип «белый»,

      А₁А₁А₂А₂ определяет фенотип «негр»,

      А₁а₁А₂а₂ определяет фенотип «метис»

 

возможно множественное действие одного гена на разные признаки - плейотропия

  ПР: у дрозофилы ген «отсутствие пигмента глаз» снижает плодовитость,

                                                 уменьшает продолжительность жизни,

                                                 влияет на окраску внутренних органов

 

 

схема реализации наследственной информации, закодированной в гене:

 транскрипция ДНК-РНК ®

 трансляция РНК-белок ®

 белок-фермент ® активизация хим.реакции, соответствующей определенному признаку

взаимодействие генов - не взаимодействие участков молекул ДНК,

взаимодействие генов происходит путем изменения транскрипции ДНК-РНК

                                                или биосинтеза белков,

                                                или активирования ферментов и хим.реакций

ПР: оперон – участок ДНК, транскрипция которого образует одну м-РНК

    оперон состоит из промотора, оператора, структурных генов и терминатора:

     промотор – участок ДНК, отмечает начало оперона

     промотор связывает ДНК с ферментом РНК-полимеразой и начинает транскрипцию ДНК

     оператор – участок ДНК

     оператор может связываться с белком-репрессором или белком-активатором

     репрессор мешает РНК-полимеразе двигаться по ДНК и блокируют транскрипцию

     активатор облегчает присоединение к ДНК РНК-полимеразы и активизирует транскрипцию

     репрессор и активатор – регуляторные белки

     синтез регуляторных белков контролируется регуляторными генами

     активность регуляторных белков определяется разнообразными в-вами – продуктами обмена в-в

     так продукты обмена в-в через регуляторные белки могут регулировать транскрипцию

     структурные гены – участки ДНК

     структурный ген контролирует синтез определенного белка

     терминатор - участок ДНК, отмечает конец оперона

     терминатор разъединяет ДНК с ферментом РНК-полимеразой и прекращает транскрипцию

у каждой особи один ген может проявляться по-разному:

- у одних особей он выражен сильнее, у других меньше

 «яркость» проявления гена есть экспрессивность гена

- у одних особей он присутствует, у других вообще отсутствует

  частота встречаемости признака среди особей есть пенетрантность гена

экспрессивность и пенетрантность характеризуют проявление генотипа в фенотипе

на экспрессивность и пенетрантность влияют условия внешней среды

они изменяют транскрипцию ДНК, синтез белков, активность ферментов..

наследуется не признак фенотипа как таковой, а способность генотипа проявляться в фенотипе

 

 

изменчивость

изменчивость – свойство организма изменять наследственные признаки,

                                  разнообразно их проявлять под влиянием внешней среды

*наследование каждого признака контролируется особым фактором – геном

 гены находятся в клетках и передаются от родителей потомству при делении клетки

 набор генов организма составляет его генотип:

 генотип контролирует все признаки организма,

 генотип передается от родителей потомству при делении клетки,

 генотип остается постоянным в течение жизни организма,

 генотип закодирован и хранится в ДНК

 фенотип – набор внешних и внутренних признаков организма:

  морфологических(размер-форма-цвет..)

  физиологических(дыхание-кровообращение..)

  биохимических(активность ферментов..),

 фенотип не передается от родителей потомству,

 фенотип формируется под действием генотипа и влиянием условий внешней среды,

 наследуется не признак фенотипа как таковой, а способность генотипа проявляться в фенотипе

 

на изменчивость указывают изменения фенотипа,

 но причина изменчивости в изменении генотипа или во влиянии условий среды на проявление генотипа

различают модификационную изменчивость и комбинативную и мутационную изменчивость

 

 

при модификационной изменчивости меняется фенотип

сам генотип не меняется, но меняется проявление генотипа в фенотипе

изменения фенотипа не наследуются(ненаследственная изменчивость)

изменения фенотипа появляются постепенно и носят массовый характер

механизм модификационной изменчивости:

 проявление генотипа в фенотипе идет по цепи ген-белок(фермент)-..-признак,

 условия среды влияют на проявление генотипа, изменяя синтез или активность ферментов..

результат – одни генотипы в разных условиях среды дают разные фенотипы

 ПР: у гималайского кролика белый цвет при Т30°С или черный цвет при Т18°С

разные фенотипы одного генотипа в разных условиях среды есть модификации

существуют пределы модификационной изменчивости

предельные модификации образуют норму реакции

норма реакции – диапазон модификационной изменчивости,

               в пределах которого в зависимости от условий среды меняется фенотип

норма реакции определяется генотипом

от среды зависит, какая модификация в пределах нормы реакции реализуется у данной особи

различают широкую норму реакции и узкую норму реакции:

широкая норма реакции дает больше модификаций

 ПР: у коровы количество молока в зависимости от условий кормления

узкая норма реакции дает меньше модификаций

 ПР: у коровы жирность молока в зависимости от условий кормления,

модификационная изменчивость может характеризоваться количественными признаками

 ПР:

поэтому к модификационной изменчивости применимы статистические закономерности:

вариационный ряд – ряд изменчивости признака в порядке роста его величины от наименьшей до наибольшей

вариационный ряд состоит из вариант(вариантов проявления признака)

одинаковые варианты встречаются у многих особей,

вариационная кривая – график изменчивости признака

(зависимость значения варианты от частоты встречаемости варианты)

существуют статистические закономерности, на которые указывает вариационные кривые

 средние значения вариант встречаются чаще

 ПР:

значение модификационной изменчивости:

- организм приспосабливается к изменениям условий среды(происходит адаптация),

  широкая норма реакции дает больше возможностей для адаптации,

                             больше материала для естественного отбора

- изменяя условия среды, можно управлять проявлением генотипа в фенотипе

 

 

*И.В.Мичурин

 у гибридов преимущественно доминируют признаки, для которых есть наиболее благоприятные условия

 в результате скрещивания американских сортов плодовых деревьев (из стран с мягким климатом)

 с местными сортами из Тамбовской области (с суровым континентальным климатом) были получены

  гибриды, которые выращивали в открытом грунте

 при этом выявлялись доминирующие признаки зимостойкости, которые были свойственны местным сортам

 

 

 

 

при комбинативной и мутационной изменчивости меняется и фенотип, и генотип

изменения фенотипа наследуются(наследственная изменчивость)

 

 

комбинативная изменчивость

при комбинативной изменчивости гены не меняются, а меняются комбинации родительских генов в генотипах

механизм комбинативной изменчивости - новые комбинации генов в генотипе при половом размножении:

- при мейозе из диплоидного набора хромосом образуются гаплоидные наборы

  расхождение гомологичных хромосом идет независимо, гаметы содержат случайные комбинации хромосом

  в итоге есть 2ⁿ вариантов гамет с разным набором хромосом, где n число хромосом в гаплоидном наборе

- при оплодотворении и слиянии гамет набор хромосом зиготы складывается из хромосом гамет

  слияние гамет идет независимо, зиготы содержат случайные комбинации хромосом

- при кроссинговере происходит перекрест хромосом и перекомбинации генов

эволюционное значение:

- поддерживается генетическое разнообразие особей в пределах единого генофонда(внутри популяции-вида)

  у потомства появляются новые генотипы и фенотипы, отличные от генотипов-фенотипов родителей

  возникает фенотипическое разнообразие особей внутри популяции-вида

  комбинативная изменчивость дает материал для естественного отбора

 

 

мутационная изменчивость

при мутационной изменчивости во время мутаций меняются сами гены

мутации – внезапные-скачкообразные-случайные(ненаправленные) изменения генов

причинами мутаций могут быть ошибки репликации-репарации ДНК, нарушения расхождения хромосом..

мутации могут вызвать факторы внешней среды, влияющие на обмен в-в и синтез ДНК

 ПР: рентгеновские лучи, радиация, УФЛ, химические в-ва, температура..

процесс образования мутаций – мутагенез

мутагенез можно вызвать искусственно

 ПР: мутации после ионизирующего облучения

вызванный мутагенез есть индуцированный мутагенез

частота мутаций различна для разных генов-разных особей..

 ПР: у фагов-бактерий частота мутаций 10^-9-10^-8 на одно клеточное деление

     у эукариот частота мутаций 10^-6-10^-5 на одно поколение

     (частота мутаций есть число гамет с мутацией по отношению к общему числу гамет от особи)

в природных условиях мутация каждого отдельного гена происходит очень редко

поэтому можно говорить о его значительной стойкости

биологическое значение:

 если бы гены часто изменялись, то видов не было

 ибо в каждом поколении организмы превращались бы в нечто совершенно новое, не похожее на родителей

различают мутации:

- естественные и индуцированные мутации

- генеративные и соматические мутации

  при генеративных - мутации идут в половых клетках,

                     мутантные гены передаются потомству при половом размножении

  при соматических - мутации идут в соматических клетках,

                     мутантные гены передаются только дочерним клеткам,

                     мутантные гены передаются потомству при вегетативном размножении

- морфологические мутации(определяют морфологические изменения)

  физиологические мутации(определяют физиологические изменения)

  биохимические мутации(определяют биохимические изменения)

- доминантные и рецессивные мутации

  механизм рецессивности мутаций:

  мутация изменяет синтез белка, измененный белок не работает

  однако во второй гомологичной хромосоме остается ген работающего белка

  мутация остается скрытой - рецессивной

- полезные мутации или нейтральные, или вредные(до летальных)

  чаще мутации вредны для организма

  но большинство мутаций рецессивные и не проявляются в фенотипе

  наибольшие шансы на выживание имеют мутации малого масштаба

  они не нарушают целостность организма и не приводят к значительным изменениям в фенотипе

  крупные мутации чаще летальны

- генные и хромосомные мутации

 

 

генные мутации

механизм – изменения отдельных генов при изменении структуры ДНК(без внешних изменений хромосом)

структура ДНК(последовательность нуклеотидов ДНК) меняется

           если происходит замена одного нуклеотида на другой

                           выпадением нуклеотидов из цепи ДНК

                           добавление новых нуклеотидов в цепь ДНК

часть генных мутаций исправляется при репарации ДНК

генные мутации происходят у всех организмов

генным мутациям подвергаются любые гены(некоторые гены мутируют чаще, некоторые – реже)

генные мутации происходят постоянно(непрерывно)

генные мутации могут или быть вредными и снижать жизнеспособность(чаще)(до летальных)

                     или не влиять на жизнеспособность

                     или быть полезными и повышать жизнеспособность

генные мутации могут быть или рецессивными(чаще), или доминантными

 

 

хромосомные мутации

механизм - изменение числа хромосом или изменение структуры хромосом

- мутации при изменении числа хромосом(геномные мутации)

  число хромосом меняется при нарушении расхождения хромосом в анафазу митоза или мейоза

  если повышается вязкость цитоплазмы

       нарушается функция веретена деления

       нарушается полярность клетки

  гаплоидия – уменьшение числа хромосом на целый гаплоидный набор

  встречается у растений(у животных не встречается)

  проявляется снижением роста-размеров листьев-жизнеспособности

  полиплоидия - увеличение числа хромосом на целый гаплоидный набор(один или несколько)

  происходит при нарушении мейоза с образованием гамет с нередуцированным числом хромосом

                  слиянии соматических клеток и их ядер

                  удвоении хромосом без деления клеток

  встречается у растений(у животных не встречается)

  проявляется увеличением роста-размеров листьев-жизнеспособности

  метод полиплоидии используется в селекции

  анплоидия – потеря целой хромосомы, эуплоидия - прибавление целой хромосомы

  происходит при нарушении расхождения гомологичных хромосом в анафазе I мейоза

  в норме в диплоидном наборе 2 гомологичные хромосомы

  при моносомии в диплоидном наборе 1 гомологичная хромосома

  при нуллисомии в диплоидном наборе нет пары гомологичных хромосом

  при трисомии в диплоидном наборе 3 гомологичные хромосомы

  встречается у животных,

  проявляется дефектами в строении и функции организма

  ПР: синдром Дауна трисомия по 21 хромосоме

 

- мутации при изменении структуры хромосом

  делеция – потеря участка хромосомы(количество генов уменьшается), проявляется дефектами

  дубликация – повторение участка хромосомы(количество генов увеличивается)

  инверсия – поворот участка хромосомы(количество генов не изменяется, но меняется их расположение)

  транслокация – перемещение участка хромосомы в другое место на хромосоме

                 или перемещение участка хромосомы в другую хромосому

эволюционное значение:

возникает генетическое разнообразие особей в пределах единого генофонда(внутри популяции-вида..),

у потомства появляются новые генотипы и фенотипы, отличные от генотипов-фенотипов родителей

возникает фенотипическое разнообразие особей внутри популяции-вида

 

 

как правило, мутации рецессивные и могут проявиться только у рецессивных гомозигот

* С.С.Четвериков

  в популяции накапливаются мутации в рецессивной форме до момента, когда

  становится вероятным скрещивание особей с аллельными рецессивными генами,

  при этом мутации проявляются в фенотипе и попадают под контроль отбора

* И.И.Шмальгаузен

  вид-популяция – сложная гетерозиготная система

  с резервом наследственной изменчивости(в виде рецессивных мутаций),

  который мобилизуется при изменении условий среды

- мутации происходят у всех организмов

          имеют ненаправленный характер,

          формируют эволюционный материал для отбора,

          повышают генетическое разнообразие популяции,

          формируют резерв наследственной изменчивости

 

 

*Н.И.Вавилов закон гомологичных рядов

 виды-роды имеют похожие генотипы, которые дают похожие фенотипы

 виды-роды генетически близкие имеют сходные ряды наследственной изменчивости,

 и, зная ряд форм у одного вида-рода, можно предположить подобные формы у родственных видов-родов

 значение – применяется в селекции для подбора исходных растений-животных

          - подтверждает законы генетики

 

 

генетика человека

генетика человека изучает причины-развитие-диагностику-лечение-профилактику наследственных болезней

ПР: 5% новорожденных появляются с генетическими отклонениями,

наследственные заболевания представляют собой мутации, большинство из которых рецессивны

они возникают в половых клетках и распространяются в человеческом обществе

 не проявляясь фенотипически до тех пор, пока не образуется рецессивная гомозигота

генетические исследования показали нежелательность близкородственных браков

(при этом возрастает вероятность проявления у рецессивных гомозигот наследственных заболеваний)

к человеку приложимы общие генетические законы, но есть определенные трудности:

- у человека малое число потомков и медленная сменяемость поколений (медленный анализ)

- у человека большое число хромосом и генов (трудно установить зависимость признака от гена..)

- на человеке нельзя ставить опыты, включая опыты по скрещиванию

методы изучения генетики человека:

генеалогический   анализ родословных

близнецовый      анализ проявления наследственных признаков у близнецов

цитогенетический анализ кариотипа

биохимический     анализ химического состава клеток и биологических жидкостей

популяционный    анализ проявления наследственных признаков в разных группах населения

 

генеалогический метод - изучение родословной людей на протяжении нескольких поколений

ПР: установлено, что развитие некоторых способностей человека определяется наследственными факторами  

   (музыкальность, склонность к математическому мышлению и т.д.)

    например, исторически доказано проявление музыкальности в семье Баха

ПР: доказано наследование многих заболеваний

    например, сахарного диабета(рецессивный ген)

этот метод позволяет

    установить, является ли признак наследственным

    определить тип наследования - аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, сцепленный с полом

    определить моногенность-полигенность признака

    определить зиготность родителей

 

близнецовый метод - изучение развития признаков у близнецов

близнецы бывают двух категорий – однояйцовые и двуяйцовые(разнояйцовые):

 однояйцовые образуются из одной оплодотворенной яйцеклетки

 такая яйцеклетка делится и дает начало двум(или более) эмбрионам

 однояйцовые близнецы всегда относятся к одному полу, они поразительно похожи

 однояйцовые близнецы обладают одинаковым генотипом

 различия между однояйцовыми близнецами определяются исключительно влиянием среды

 двуяйцовые образуются из двух(или более) оплодотворенных яйцеклеток

 такие яйцеклетки одновременно развиваются в матке и дают начало двум(или более) эмбрионам

 двуяйцовые близнецы могут быть одного или разного пола, они похожи как братья и сестры

 различия между двуяйцовыми близнецами обусловлены различной наследственностью

этот метод позволяет

    выяснить наследственную предрасположенность к заболеваниям ПР: инфекционным и опухолевым

    установить роль среды и генотипа в развитии фенотипа

 

цитогенетический метод - исследование кариотипа

ПР: синдром Дауна (трисомия 21 пары аутосом)

    проявляется внешними признаками:

    плоское лицо с выступающими скуловыми дугами,

    узкий разрез глаз,

    маленький нос,

    полуоткрытый рот,

    маленькая голова,

    идиотия,

этот метод позволяет

    выяснить причину наследственных заболеваний

 

биохимический метод – исследование обмена веществ

ПР: фенилкетонурия (рецессивный ген)

    сопровождается отравлением НС токсичными продуктами обмена фенилаланина,

    проявляется умственной отсталостью

этот метод позволяет

    выяснить наследственную предрасположенность к заболеванию,

    своевременно выявить и предупредить развитие болезни

ПР: если фенилкетонурию выявить у ребенка на первом году жизни и исключить из пищи фенилаланин,

    то умственная отсталость не развивается

 

популяционный метод – математическое определение частоты распространения генов в популяциях

ПР: дальтонизм (рецессивный ген по Х-хромосоме)

    проявляется у мужчин до 7-8% мужчин и у женщин(рецессивные гомозиготы)0.5% женщин,

    присутствует у женщин-носительниц(гетерозиготы)13% женщин

этот метод позволяет

    изучать динамику распространения наследственных заболеваний

 

аутосомно-доминантный тип наследования

мужчины и женщины поражаются одинаково

больные – гомоД гетероД, здоровые – гомоР

от больного родителя больные или здоровые дети

от здоровых родителей(2) только здоровые дети

ПР: карие глаза, черные волосы,

    брахидактилия(короткопалость),

    полидактилия(шестипалость)

 

аутосомно-рецессивный тип наследования

мужчины и женщины поражаются одинаково

больные – гомоР, здоровые - гомоД, здоровые носители - гетероД

от больного родителя больные дети или здоровые носители

от здорового родителя только здоровые дети или здоровые носители

близкородственные браки увеличивают вероятность проявления признака

ПР: голубые-серые глаза, рыжие волосы,

    альбинизм(отсутствие пигментов)

 

Х-сцепленный рецессивный тип наследования

болеют преимущественно мужчины, иногда женщины

больные – XY и XX, здоровые – XX и XY, здоровые носители – XX(матери-носительницы)

признак не передается от больного отца сыновьям

ПР: дальтонизм, гемофилия

 

может быть Х-сцепленный доминантный тип наследования

 

 

селекция

селекция – наука о создании новых сортов растений-пород животных-штаммов микроорганизмов

теоретическая основа селекции – генетика

порода(сорт) – группа особей, созданных человеком,

               с наследственными особенностями: морфологическими,

                                                физиологическими,

                                                потребительскими (продуктивность..),

               которые проявляются при определенных условиях содержания

порода(сорт) не вид, а искусственная популяция растений или животных

как правило, порода(сорт) требует особых условий содержания и особых условий разведения

в природных условиях порода(сорт) теряет свои полезные свойства

 

селекция – часть сельскохозяйственной деятельности человека:

- сначала произошло окультуривание диких растений и приручение диких животных

 *Н.И.Вавилов установил, что это происходило в местах древних цивилизаций

  1.(Индия, Индокитай)     ЮЖНОАЗИАТСКИЙ ЦЕНТР    рис, сахарный тростник..

  2.(Китай)                ВОСТОЧНОАЗИАТСКИЙ      соя, просо..

  3.(Малая и Средняя Азия) ЮГО-ЗАПАДНОАЗИАТСКИЙ   пшеница, рожь, бобовые, виноград..

  4.                       СРЕДИЗЕМНОМОРСКИЙ      маслины, капуста..

  5.                       АБИССИНСКИЙ            сорго, бананы, пшеница..

  6.                       ЦЕНТРАЛЬНОАМЕРИКАНСКИЙ кукуруза, хлопчатник, какао, фасоль..

  7.                       ЮЖНОАМЕРИКАНСКИЙ       картофель..

- следующим этапом было разведение растений и животных и длительный искусственный отбор

- сейчас сложилась специальная селекционная служба

  ПР: селекционные станции, сортоиспытательные участки, племенные хозяйства

 

 

 

методы селекционной работы

- искусственный отбор

- гибридизация

  метод «чистых линий»

  метод отдаленной гибридизация(межвидовая гибридизация)

  гетерозис - рост урожайности(производительности) у гибридов первого поколения F1

- полиплоидия - увеличение числа хромосом на целый гаплоидный набор(один или несколько)

- мутагенез

- метод ментора

  метод акклиматизации

- вегетативное размножение

- клеточная и генная инженерия

основные методы селекции - искусственный отбор и гибридизация

при выведении новых пород-сортов отбор идет по наследуемым полезным признакам

материал для отбора(наследуемые полезные признаки) – результат наследственной изменчивости

источники наследственной изменчивости – мутации и гибридизация:

мутации изменяют гены и генотипы и ведут к наследственной изменчивости

    в естественных условиях частота мутаций сравнительно невелика

    существуют методы, активизирующие мутационный процесс

    ПР: мутации после ионизирующего облучения,

    мутации чаще исследуют на «чистых линиях»:

     «чистая линия» - особи-гомозиготы, дающие потомство без расщепления

     на «чистых линиях» проще проследить, как изменились свойства особей после мутации

           мутации являются единственным источником наследственной изменчивости в «чистых линиях»

     мутации имеют ненаправленный характер

        из полученных мутаций селекционер отбирает нужные

гибридизация изменяет генотипы и ведет к наследственной изменчивости

различают гибридизацию особей одного вида(внутривидовую) и гибридизацию межвидовую(отдаленную)

для гибридизации подбирают особи, генотипы которых отличаются большим генетическим разнообразием:

 чем разнообразнее гены родителей, тем больше разных комбинаций они могут составить у потомства,

 чем разнообразнее генотипы и фенотипы потомства, тем больше возможностей для отбора,

 большее разнообразие генов отмечается у особей, родина которых - центры видового разнообразия

 

 

есть исторические центры сортового и видового разнообразия растений и животных *Н.И.Вавилов

                    1. ЮЖНОАЗИАТСКИЙ

                    2. ВОСТОЧНОАЗИАТСКИЙ

                    3. ЮГО-ЗАПАДНОАЗИАТСКИЙ

                    4. СРЕДИЗЕМНОМОРСКИЙ

                    5. АБИССИНСКИЙ

                    6. ЦЕНТРАЛЬНОАМЕРИКАНСКИЙ

                    7. ЮЖНОАМЕРИКАНСКИЙ

центры сортового и видового разнообразия совпадают

 с историческими центрами происхождения культурных растений и приручения животных

 

 

у близких по происхождению особей возникают похожие наследственные изменения

(закон гомологичных рядов признаков наследственной изменчивости) *Н.И.Вавилов

 близкие виды-роды характеризуются сходной наследственной изменчивостью

 или сходными(гомологичными) рядами признаков наследственной изменчивости

Н.И.Вавилов установил, что для успешной селекции необходимо учитывать:

- исходное генетическое разнообразие родительских особей

- законы наследственности и наследственной изменчивости

- роль среды в развитии признаков

- применение разных форм искусственного отбора(индивидуальный, массовый)

 

 

искусственный отбор

- искусственный отбор действует относительно недавно (с началом сельскохозяйственной деятельности)

- предпосылки искусственного отбора – наследственная изменчивость

  наследственная изменчивость дает материал для искусственного отбора

  сам человек усиливает генетическое разнообразие материала для отбора путем скрещивания

- искусственный отбор идет в искусственной популяции(стадо-поле..)

- отбирающий фактор искусственного отбора – человек

- направление искусственного отбора – цели человека

  признаки полезные для человека могут быть не полезны для особи

  часто культурные породы(сорта) без ухода или гибнут, или теряют сортовые признаки

- темпы эволюции при искусственном отборе высокие(около 8-20 лет)

- при искусственном отборе продолжает действовать и естественный отбор (хотя его значение мало)

  новые породы(сорта) результат совместного действия искусственного и естественного отбора

- результаты эволюции в селекции – образование новых пород(сортов)

                                 - многообразие пород(сортов)

                                 - соответствие пород(сортов) интересам человека

 

 

формы искусственного отбора

различают бессознательный и методичный искусственный отбор:

бессознательный искусственный отбор ведется без определенно поставленной цели

методический искусственный отбор ведется методично для получения определенной породы-сорта:

- отбирают для размножения особей с нужными наследуемыми свойствами

отбор может быть однократный и повторный, индивидуальный и массовый:

  массовый – отбор группы особей,

  не дает однородного генетического материала, нужен повторный отбор

  используется у перекрестноопыляемых растений, у животных используется редко

  ПР:

  индивидуальный – отбор отдельных особей

  используется у самоопыляемых растений и у животных

  ПР:

 

 

сравнение искусственного и естественного отбора

естественный отбор

- предпосылки естественного отбора – наследственная изменчивость и борьба за существование

  наследственная изменчивость дает материал для естественного отбора

- естественный отбор идет в популяции, популяция - элементарная эволюционная структура

- отбирающий фактор естественного отбора – борьба за существование

- направление естественного отбора – max приспособление(адаптация) организма к данным условиям среды

- темпы эволюции при естественном отборе низкие(при мгновенном видообразовании около 100 лет)

- результаты эволюции в природе – образование новых видов

                                - многообразие видов

                                - приспособленность видов к условиям среды(относительная)

                                - усложнение и повышение организации видов

                                  (более совершенные особи более приспособлены)

 

 

селекция растений

основные методы селекции растений – гибридизация и искусственный отбор

сначала для селекции(для гибридизации и отбора) отбирают растения с нужными наследуемыми свойствами:

 для большего генетического разнообразия учитывают географическое происхождение родительских особей

 (существуют исторические центры сортового и видового разнообразия растений),

 учитывают закон гомологических рядов наследственной изменчивости

 (изменения у одного вида подсказывают появление сходных изменений у родственного вида),

 генетическое разнообразие усиливают путем мутагенеза,

 генетическое разнообразие усиливают путем гибридизации

селекция перекрестноопыляемых растений отлична от селекции самоопыляемых растений:

 у перекрестноопыляемых растений трудно получить чистые линии(идет неконтролируемое опыление)

 у перекрестноопыляемых растений проводят скрещивание и массовый отбор по нужным признакам

 массовый отбор повторяют(не дает однородного генетического материала)

 у самоопыляемых растений получают чистые линии и проводят индивидуальный отбор по нужным признакам

 для преодоления вырождения скрещивают особей разных чистых линий(межлинейная гибридизация)

 снова проводят индивидуальный отбор по нужным признакам

для разведения растений применяют вегетативное размножение:

 если нужные свойства особей-герозигот при половом размножении не сохраняются из-за расщепления,

 то их размножают вегетативным путем

 ПР:

дополнительно используют влияние условий внешней среды на проявление генотипа в фенотипе

 (метод ментора, метод акклиматизации)

 

 

методы селекции растений

«чистые линии»

«чистые линии» - особи-гомозиготы, дающие потомство без расщепления

достоинство «чистых линий» в том, что они не теряют наследственные полезные признаки

но гомозиготы «чистых линий» склоны к вырождению из-за проявления рецессивных аллелей

«чистые линии» получают путем самоопыления(у перекрестноопыляемых путем искусственного опыления)

для преодоления вырождения скрещивают особей разных чистых линий(межлинейная гибридизация-аутбридинг)

межлинейные гибриды имеют свойства родителей и высокую урожайность

ПР:

отдаленная гибридизация – скрещивание особей разных видов

отдаленные гибриды имеют свойства родителей(свойства разных видов)

можно создать гибриды, которые не встречаются в природе(в природе есть репродуктивная изоляция)

ПР: гибриды ржи и пшеницы

отдаленные гибриды обычно бесплодны при половом размножении

(нет гомологичных хромосом, мейоз нарушается из-за нарушения конъюгации хромосом)

есть приемы для преодоления бесплодия межвидовых гибридов

ПР: *1924 Г.Д.Карпеченко «сочетание отдаленной гибридизации с полиплоидией»

     скрещивали редьку и капусту,

     оба вида имели в диплоидном наборе 18 хромосом,

     гибрид имел 18 хромосом, но он был бесплоден, так как

    “редечные” и “капустные” хромосомы при мейозе не конъюгировали друг с другом,

     действием колхицина удвоили число хромосом гибрида и получили полиплоид с 36 хромосомами, где

     каждая хромосома приобретала парную хромосому,  

    “капустные” хромосомы конъюгировали с “капустными”, а “редечные” с “редечными”,

     гибрид стал плодовитым

гетерозис

получают гибриды первого поколения F1,

у гибридов первого поколения F1 выражен рост урожайности(гетерозис),

причина гетерозиса – у герозигот не проявляются вредные рецессивные аллели,

гетерозис у растений может быть закреплен несколькими путями:

вегетативным размножением или переводом диплоидного гибрида в полиплоидное состояние

(в этом случае вероятность сохранения гетерозиготных комбинаций генов в ряду поколений выше)

ПР:

полиплоидия

у особей-полиплоидов выражен рост урожайности

многие культурные растения являются (по сравнению с родственными дикими видами) полиплоидами

ПР: пшеница, картофель, некоторые сорта сахарной свеклы, садовая земляника

    триплоидная сахарная свекла (она содержит на 15-20% больше сахара

особи-полиплоиды получают

 путем нарушения расхождения хромосом при мейозе и получения гамет с большим числом хромосом

 путем удвоения хромосом в клетках и блокирования дальнейшего деления

 путем слияния соматических клеток или их ядер(клеточная инженерия)

 

изменяя условия среды, можно управлять проявлением генотипа в фенотипе

управление доминированием *И.В.Мичурин

у гибридов преимущественно доминируют те признаки, для которых есть соответствующие условия

ПР: в результате скрещивания американских сортов плодовых деревьев (из стран с мягким климатом)

    с местными сортами из Тамбовской области (с суровым континентальным климатом)

    были получены гибриды, которые выращивали в открытом грунте,

    при этом выявились доминирующие признаки зимостойкости, которые были свойственны местным сортам

метод ментора(ментор–воспитатель) – метод повторных прививок

ПР: И.В.Мичурин прививал гибрид яблони Бельфлер-китайка на Бельфлер для улучшения вкусовых свойств

метод акклиматизации - метод повторных пересадок

 

 

селекций животных

особенности селекции животных:

- у животных потомство получают только путем полового размножения, вегетативного размножения нет

- потомство немногочисленно и каждая особь дорого стоит 

основные методы селекции животных – гибридизация и искусственный отбор

сначала для селекции(для гибридизации и отбора)

 отбирают животных с нужными наследуемыми свойствами:

  по родословной-по экстерьеру-путем испытания производителей по потомству,

  экстерьер - характерные особенности телосложения животного

  (у животных внешние наследственные признаки часто связаны с другими важными признаками),

 учитывают закон гомологических рядов наследственной изменчивости

 (изменения у одного вида подсказывают появление сходных изменений у родственного вида),

 усиливают генетическое разнообразие путем мутагенеза,

 усиливают генетическое разнообразие путем гибридизации,

затем

 получают чистые линии и проводят индивидуальный отбор по нужным признакам,

 для преодоления вырождения скрещивают особей разных чистых линий(межлинейная гибридизация),

 снова проводят индивидуальный отбор по нужным признакам,

затем полученных животных разводят

особенность разведения животных:

- у животных потомство получают только путем полового размножения, вегетативного размножения нет

применяют методы разведения: используют самца-производителя,

                             используют искусственное осеменение

 

 

методы селекции животных

различают инбридинг, аутбридинг, отдаленную гибридизацию

путем инбридинга получают чистые линии

«чистые линии»

«чистые линии» - особи-гомозиготы, дающие потомство без расщепления

достоинство «чистых линий» в том, что они не теряют нужные признаки

но гомозиготы «чистых линий» склоны к вырождению из-за проявления рецессивных аллелей

«чистые линии» получают путем родственного скрещивания(инбридинга) братья+сестры, родители+дети

для преодоления вырождения проводят неродственное скрещивание(аутбридинг) линия+линия, порода+порода

полученные межлинейные гибриды имеют свойства родителей и высокую продуктивность

ПР:

отдаленная гибридизация – скрещивание особей разных видов

отдаленные гибриды имеют свойства родителей(свойства разных видов)

можно создать гибриды, которые не встречаются в природе

ПР: архамеринос

отдаленные гибриды обычно бесплодны при половом размножении

(нет гомологичных хромосом, мейоз нарушается из-за нарушения конъюгации хромосом)

ПР: мул - гибрид лошади с ослом, бесплоден

гетерозис

получают гибриды первого поколения F1

у гибридов первого поколения F1 выражен рост производительности(гетерозис)

причина гетерозиса – у герозигот не проявляются вредные рецессивные аллели

гетерозис у животных закрепляется путем переменного скрещивания

(постоянное скрещивание гибридов попеременно то с одной, то с другой исходной формой)

ПР: мул - гибрид лошади с ослом, вынослив, обладает большой физической силой, живет дольше

 

 

клеточная инженерия  - селекция клеток и тканей

методы клеточной инженерии:

- проводят гибридизацию видов, скрещивание которых половым путем невозможно

  гибридизацию проводят путем слияния ядер соматических клеток

  ПР: гибриды картофеля и томатов

  ПР: гибриды раковых клеток(способны к неограниченному росту) и лимфоцитов(клетки иммунитета)

      дают ценные лекарственные в-ва, повышающие устойчивость организма к инфекциям

- выращивают клетки(культуры клеток) на питательных средах

  ПР: культура клеток растения женьшеня

      дает то же лекарственное вещество, что и целое растение

 

 

генная инженерия - целенаправленное изменение генотипа особи

генотип меняют

 путем создания действующих генов искусственным или

 путем извлечения генов из одних организмов и введения их в клетки других:

  1) выделение нужного гена в виде участка ДНК

  2) включения гена в ДНК плазмиды бактерии

  3) включение измененной плазмиды в хромосому бактерии

  4) отбор и размножение бактериальных клеток с измененными хромосомами

ПР: в хромосому «кишечной палочки» встраивают ген человека, контролирующий синтез инсулина,

    такие бактерии вырабатывают инсулин в промышленных масштабах

 

 

биотехнология - использование живых организмов и биологических процессов в промышленности

как правило, используются микроорганизмы

путем индуцированного мутагенеза и отбора получают наиболее активные штаммы микроорганизмов

ПР: микроорганизмы вырабатывают

    антибиотики,

    кормовые добавки для сельского хозяйства

    (кормовые дрожжи, незаменимые аминокислоты, витамины, ферменты),

    средства защиты растений от вредителей и болезней,

    в-ва для пищевой промышленности(спирт)-текстильной-химической промышленности