Мутации. Мутагенез
- 9-11-2021, 22:30
- 432
9 Клас , Биология 9 класс Соболь (новая программа)
§ 41. МУТАЦИИ. МУТАГЕНЕЗ
Основные понятия и ключевые термины: Мутационная теория. МУТАЦИИ. Мутагены.
Вспомните! Что такое мутационная изменчивость?
Подумайте!
«Известно более 25 000 сортов роз. Среди них - с лепестками зелёного или чёрного цвета, с очень большими и очень маленькими цветками, колючие и без шипов. Есть даже такие, что пахнут гвоздикой, гиацинтом, ванилью...
Но всё это розы». Что вызывает появление признаков, которые закреплялись в селекции роз?
СОДЕРЖАНИЕ
Каково научное значение мутационной теории?
Мутационная теория - раздел генетики, изучающий причины, разнообразие и значение мутаций. Основные положения теории мутаций были сформулированы голландским ботаником Гуго де Фризом (1848-1935). Развитие теории связано с исследованиями таких учёных, как Г. Меллер, В. Сахаров, С. Гершензон и др. Основой современной мутационной теории являются следующие положения.
• Способность к мутациям - универсальное свойство всех организмов.
• Мутации возникают внезапно, скачкообразно и проявляются в виде признаков.
• Мутации являются наследственными и передаются поколениям, если не вызывают стерильность или гибель организмов.
• Одни и те же мутации могут проявляться повторно и неоднократно.
• Мутации проявляются по-разному и могут быть генными, хромосомными и геномными, доминантными и рецессивными, соматическими и генеративными.
• Мутации не направлены на действие факторов и могут быть полезными, вредными или нейтральными для организмов.
• Мутации могут быть спонтанными и индуцированными. Индуцированные мутации вызваны действием на организм мутагенов. Современная мутационная теория имеет важное значение для селекции, эволюционной биологии, медицины, микробиологической промышленности, сельского хозяйства и др.
Итак, мутационная теория является важным разделом современной генетики.
Каковы виды и последствия мутаций?
МУТАЦИИ (от лат. mutation - изменение) - устойчивые изменения генетического аппарата, возникающие внезапно и вызывающее изменения тех или иных наследственных признаков организма. По характеру наследственных изменений генетического аппарата различают генные, хромосомные и геномные мутации.
Ил. 111. Генная мутация короткохвостости в кошки породы бобтейл
Генные мутации - изменения отдельных генов, вызванные нарушением последовательности нуклеотидов в молекулах нуклеиновых кислот. Нарушения в структуре ДНК приводят к мутациям лишь если не происходит репарация. Генная мутация касается, как правило, только одного признака или признаков, определяемых одним геном.
Генные мутации могут быть доминантными (например, меланизм у леопардов, укороченный хвост у кошек (ил. 111), полидактилия у человека) и рецессивными (например, альбинизм у позвоночных животных, фенилкетонурия у человека). Значение генных мутаций заключается в том, что они составляют большинство мутаций, с которыми связана эволюция органического мира.
Хромосомные мутации - изменения, возникающие в результате перестройки хромосом. Они возникают вследствие разрыва хромосом с образованием фрагментов, которые затем объединяются. Они могут проявляться как внутри одной хромосомы, так и между хромосомами. Хромосомные перестройки, как правило, приводят к нарушениям множества признаков и вызывают отклонения, сокращающие жизнь или несовместимые с нею. Примером хромосомных мутаций является синдром «крика кошки» человека (46,5-), при котором наблюдается потеря фрагмента в пятой паре хромосом.
Ил. 112. Триплоидный сорт бессемянных арбузов
Геномные мутации - это мутации, связанные с изменением количества наборов хромосом. Основные виды: увеличение количества хромосомных наборов (полиплоидия), уменьшение количества хромосомных наборов, изменение числа хромосом отдельных пар (анеуплоидия). Геномные мутации в природе являются одним из механизмов видообразования. Геномные мутации используют для создания полиплоидных сортов, отличающихся увеличенными размерами клеток и организмов, высокой урожайностью (ил. 112). Геномные мутации часто нарушают мейоз и воспроизведение, вызывают бесплодие, наследственные болезни, снижают жизнеспособность организмов. Примером такого заболевания является синдром Дауна у человека (47, 21+).
Итак, по характеру наследственных изменений генетического аппарата различают генные, хромосомные и геномные мутации.
Каковы причины мутаций?
В зависимости от причин наследственных изменений мутации делят на спонтанные и индуцированные. Спонтанные (природные) мутации - это мутации, возникающие в естественных условиях, а индуцированные (искусственные) мутации возникают в искусственных условиях под направленным воздействием мутагенных факторов.
Ил. 113. С. М. Гершензон (1906-1998) открыл мутагенное действие ДНК
Мутагены - факторы, вызывающие мутации. По происхождению мутагены являются физическими, химическими и биологическими.
Среди физических мутагенов наибольшее значение имеет ионизирующее излучение (рентгеновское, ультрафиолетовое, гамма-лучи). Проникая в клетки, лучи выбивают электроны из внешней оболочки атомов или молекул, вследствие чего возникают отрицательно заряжённые частицы или высокоактивные свободные радикалы. Они нарушают структуру белков, вызывают разрывы ДНК, появление хромосомных и генных мутаций. К физическим мутагенам относятся также фотоны света, повышенная температура и т. п.
Химические мутагены были открыты после физических. Значительный вклад в их изучение сделала украинская школа генетиков, возглавляемая академиком С. М. Гершензоном. Ныне известно немало химических мутагенов. Это пероксид водорода, азотная кислота, формальдегид, хлороформ, бензопирен. К химическим мутагенам относят также пестициды, некоторые лекарственные препараты (антибиотики, хинин), тяжёлые металлы, некоторые пищевые добавки. К опасным химическим мутагенам отнесены асбест и диоксины, образующиеся в результате термической переработки органического сырья. Химические мутагены способны вызывать мутации всех типов, и их механизм действия подобен влиянию облучения.
К биологическим мутагенам относятся вирусы, токсины грибов-паразитов, ядовитых растений и животных. Так, в клетках, поражённых вирусами, мутации наблюдают значительно чаще, чем в здоровых. Вирусы могут переносить определённое количество собственной генетической информации в генотип клетки-хозяина. Считают, что эти процессы играли важную роль в эволюции прокариотов.
Живые организмы имеют биологические антимутационные механизмы, направленные на защиту генетической информации от мутаций. Это: а) репарация (удаление при участии ферментов из молекулы ДНК изменённых участков); б) вырождение генетического кода; в) апоптоз (запрограммированная гибель соматических клеток, наблюдаемая в случае окончания срока жизни клетки или различных заболеваний и не допускающая деления мутантных клеток); г) повторяемость многих генов в геноме.
Итак, причиной спонтанных мутаций являются природные условия (радиационный фон Земли, ультрафиолетовые лучи солнечного света), а индуцированных - физические, химические и биологические мутагены.
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Практическое упражнение «Примеры мутаций и модификаций»
Определите, какие из названных изменений является мутациями (А), а какие - модификациями (Б): а) рахит у человека; б) изменение формы листа у стрелолиста вследствие погружения в воду; в) редуцированные крылья у дрозофилы; г) повышение количества эритроцитов в крови человека в высокогорных условиях; д) полиплоидия у кукурузы; е) различная окраска цветков у китайской примулы при различных температурах; е) альбинизм тигров; ж) изменение окраски шерсти у зайца-русака на зиму; с) дальтонизм человека; и) синдром Марфана; и) загар человека.
Задание на применение знаний
На иллюстрации показаны мутации окраски шерсти у мыши домашней: 1 - серая окраска дикого типа мыши; 2 - мутантная форма с белой окраской; 3 - мутантная форма с жёлтой окраской; 4 - мутантная форма с чёрной окраской; 5 - мутантная форма с коричневой окраской; 6 - мутантная форма с точечной окраской. Каково значение мутаций для мыши домашней в частности и живой природы в целом?
ОТНОШЕНИЕ
Биология + Здоровье
Примените знания и обоснуйте меры по профилактике мутаций. Выскажите мнение относительно влияния на потомство вредных привычек родителей (курение, употребление алкогольных напитков, наркотических веществ).
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЗАЩИТЕ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МУТАГЕННЫХ ФАКТОРОВ
РЕЗУЛЬТАТ
Коментарі (0)