Войти
Закрыть

Мутації. Мутагенез

9 Клас

«Є понад 25 000 сортів троянд. Серед них - із пелюстками зеленого чи чорного кольору, з дуже великими й дуже малими квітками, колючі й без колючок. Є навіть такі, що пахнуть гвоздикою, гіацинтом, ваніллю... Але все то троянди!» Що спричиняє появу ознак, що їх людина закріплювала в селекції троянд? ЗМІСТ Яке наукове значення мутаційної теорії? Мутаційна теорія - розділ генетики, що вивчає причини, різноманітність та значення мутацій. Основні положення теорії мутацій були сформульовані голландським ботаніком Гуго де Фрізом (1848-1935). Розвиток теорії пов’язаний з дослідженнями таких учених, як Г. Д. Меллер, В. В. Сахаров, Г. А. Надсон, С. М. Гершензон та ін. Основою сучасної мутаційної теорії є такі положення. • Здатність утворювати мутації є універсальною властивістю всіх живих організмів • Мутації виникають раптово, стрибкоподібно і проявляються у вигляді ознак. • Мутації є спадковими і передаються наступному поколінню, якщо не спричиняють стерильність чи загибель організмів. • Ті самі мутації можуть виникати повторно і неодноразово. • Мутації проявляються по-різному й можуть бути генними, хромосомними й геномними, домінантними й рецесивними, соматичними й генеративними. • Мутації не мають спрямованості на дію чинників і можуть бути корисними, шкідливими або нейтральними для організмів. • Мутації можуть бути спонтанними й індукованими. Індуковані мутації спричинені дією на організм мутагенних чинників. Сучасна мутаційна теорія має важливе значення для селекції, еволюційної біології, медицини, мікробіологічної промисловості, сільського господарства та ін. Отже, мутаційна теорія є важливим розділом сучасної генетики. Які види та наслідки мутацій? МУТАЦІЇ (від лат. mutation - зміна) - стійкі зміни генетичного апарату, які виникають раптово і призводять до змін тих чи інших спадкових ознак організму. Поняття мутація ввів у науку Гуго де Фріз. За характером спадкових змін генетичного апарату виокремлюють генні, хромосомні та геномні мутації. Генні мутації - стійкі зміни окремих генів, спричинені порушенням послідовності нуклеотидів у молекулах нуклеїнових кислот. Порушення у структурі ДНК призводять до мутацій тільки тоді, коли не відбувається репарація. Генна мутація стосується, як правило, лише однієї ознаки або ознак, що визначаються одним геном. Генні мутації можуть бути домінантним (наприклад, меланізм у леопардів, укорочений хвіст у кішок (іл. 112), полідактилія у людини) і рецесивними...

Комбінаційна та мутаційна мінливість

9 Клас

«Коли відкрили гробницю єгипетського фараона Тутанхамона, то присутніх найбільше схвилювали не коштовності, а китичка польових квітів, яку поклала чиясь любляча рука. Серед них можна було впізнати волошки, які синіють на полях так, як і тисячоліття тому. Зберігаючи сталість форм та ознак, жодна жива система не повторює свою попередницю: отак досконало поєднала природа спадковість і мінливість». А яке значення форм спадкової мінливості? ЗМІСТ Яке значення комбінаційної мінливості? КОМБІНАЦІЙНА МІНЛИВІСТЬ — це форма спадкової мінливості, що виникає завдяки перерозподілу генетичного матеріалу в нащадків. За комбінаційної мінливості успадковуються нові поєднання генів, а самі гени не змінюються. Завдяки комбінативній мінливості також реалізується механізм «знешкодження» фенотипного прояву мутацій шляхом переведення їх у гетерозиготний стан. Причиною виникнення проявів комбінаційної мінливості є рекомбінації (від лат. re - префікс, що вказує на повторну дію, combinatio - поєднання) - перерозподіл генетичного матеріалу. Це універсальний біологічний механізм, властивий всім живим істотам. Рекомбінація в еукаріотів відбувається під час статевого розмноження, у прокаріотів - завдяки статевим процесам (наприклад, кон’югації). Джерелами комбінаційної мінливості є: • кросинговер - обмін ділянками гомологічних хромосом, що відбувається під час мейозу; • незалежне розходження гомологічних хромосом під час мейозу; • випадкове злиття гамет під час запліднення. Завдяки незалежному та одночасному здійсненню цих процесів виникає велика різноманітність генотипів. Отже, комбінаційна мінливість сприяє спадковій різноманітності організмів, що є основою для виведення нових порід й сортів у селекції та історичного розвитку живої природи. Які властивості та значення мутаційної мінливості? МУТАЦІЙНА МІНЛИВІСТЬ - це форма спадкової мінливості, яка пов’язана із змінами генотипу внаслідок мутацій. Цю мінливість зумовлюють зміни генотипу особин на рівні генів, хромосом та кількості хромосом, тому її відносять до генотипної. Виникають мутаційні зміни під дією внутрішніх та зовнішніх чинників....

Мінливість. Модифікаційна мінливість

9 Клас

«Зима була вже над носом, і Японець Малі виставив клітку кішки на двір, захистивши її лише від дощу та вітру. Він почав годувати кішку досхочу макухою та риб’ячими головами. Клітка утримувалася в чистоті, і так як природа, відгукуючись на холодну погоду і маслянисту їжу, робила котячу шубку з кожним днем все розкішнішою і блискучішою, до середини зими захолусна кішка перетворилася на кішку рідкісної краси, з чудовою, пухнастою шерстю, розмальованою прекрасними смугами...» (Е. Сетон-Томпсон. Королівська Аналостанка). Про яку властивість живого йдеться? ЗМІСТ Які є форми мінливості? МІНЛИВІСТЬ - здатність організмів набувати нових ознак, які зумовлюють відмінності між особинами в межах виду. Мінливість як властивість живого протилежна спадковості. Причинами мінливості є зміни структури чи діяльності генетичного апарату та вплив умов середовища. Залежно від природи мінливості розрізняють дві основні її форми: спадкову і неспадкову. Перша з них пов'язана зі зміною генотипу, друга - фенотипу. Межа між формами мінливості є умовною, оскільки фенотип визначається взаємодією генотипу із середовищем (табл. 10). МОДИФІКАЦІЙНА МІНЛИВІСТЬ — це форма неспадкової мінливості, яка пов’язана зі змінами фенотипу внаслідок впливу умов існування. Модифікаційна мінливість трапляється в усіх організмів незалежно від видової належності. Порівняння квіткових рослин одного виду, які зростають в різних умовах (у затінку, на сонячних місцях, за підвищеної вологості, в горах чи на рівнинах), дає змогу помітити відмінності у розмірах й формі листків, кількості квіток, масі плодів тощо. У тварин модифікації проявляються зміною забарвлення, розмірів, маси тіла, жировими запасами на несприятливий період життя тощо. Модифікаційні зміни ознак не успадковуються, але їхній діапазон мінливості є спадковим і визначається генотипом. Виникнення модифікацій є результатом зміни діяльності генів у різних умовах середовища. Цим, зокрема, пояснюється поліпшення шерсті королівської аналостанки та зміна забарвлення шерсті гімалайського кролика (іл. 106)....

Генетика статі. Успадкування, зчеплене зі статтю

9 Клас

На матеріалі різних видів енотери канадські науковці довели одну із найважливіших гіпотез біології: статеве розмноження краще за нестатеве, тому що в організмів, які розмножуються статево, більша витривалість: із часом у їхніх нащадків не накопичуються шкідливі мутації. Результати дослідження представлено в журналі Molecular Biology and Evolution. ЗМІСТ Які ознаки визначають стать? Статеві ознаки можуть бути морфологічними, фізіологічними, біохімічними, поведінковими тощо, але всі вони визначаються генами. Ознаки статі поділяють на первинні та вторинні. Первинними статевими ознаками є ті ознаки, що визначають наявність та будову репродуктивних органів, які беруть участь у гаметогенезі та заплідненні (наприклад, маточка квіткових чи яєчники ссавців). Ці ознаки формуються в ембріогенезі. Вторинні статеві ознаки відрізняють одну стать від іншої й не беруть участі у відтворенні. Вони залежать від первинних ознак, розвиваються під дією гормонів і з’являються в організмів в період статевого дозрівання (наприклад, особливості будови тіла чоловіків й жінок, пір’євий покрив самців і самок фазанів) (іл. 102). Розвиток статевих ознак в онтогенезі є складним процесом, що відбувається під дією чинників середовища і великої кількості генів. Гени, що визначають статеві ознаки, розташовані в статевих хромосомах і аутосомах: 1) гени статевих хромосом, що визначають ознаки, зчеплені зі статтю (наприклад, гемофілія та дальтонізм у людини, забарвлення очей у дрозофіли); 2) гени аутосом, що проявляються лише в однієї зі статей (наприклад, несучість птахів, розміри молочних залоз) або у представників обох статей (наприклад, ріст волосся у людини). У більшості організмів стать визначається генами статевих хромосом (іл. 103). Для позначення цих хромосом використовують літери X, Y, Z і W. Відсутність статевої хромосоми позначається цифрою 0. Стать, яка продукує гамети, що не відрізняються за статевими хромосомами, називається гомогаметною (XX, ZZ), а стать, у якої гамети відрізняються, - гетерогаметною (XY, Z0)....

Зчеплення генів. Кросинговер

9 Клас

Уперше зчеплення генів відкрили в 1906 р. англійські генетики У. Бетсон і Р. Пеннет. Вони вивчали дигібридне схрещування у горошку запашного (Lathyrus odoratus) і виявили відхилення від закону незалежного успадкування генів. Що ж таке зчеплення генів? ЗМІСТ Як Т. Морган експериментально довів зчеплення генів? Учені вже давно звернули увагу на те, що кількість спадкових ознак організмів значно перевищує кількість їх хромосом у гаплоїдному наборі. Отже, в кожній хромосомі є не один, а багато генів. Ці гени успадковуються зчеплено один з одним, утворюючи групу зчеплення. Кількість груп зчеплення в організмів певного виду дорівнює кількості хромосом у гаплоїдному наборі (наприклад, у дрозофіли є 4 групи зчеплення). ЗЧЕПЛЕННЯ ГЕНІВ - це явище спільного розташування й успадкування генів, локалізованих в одній хромосомі. Експериментальне доведення явища зчеплення генів здійснив американський генетик Томас Хант Морган (1866-1945) зі своїми учнями за допомогою дослідів із плодовою мушкою дрозофілою чорночеревою (Drosophilamelanogaster)....

Взаємодія генів

9 Клас

У Психологічній енциклопедії взаємодія визначається як прямий чи опосередкований вплив суб’єктів один на одного, який характеризується виникненням зв’язків і їх взаємозумовленістю. Дослідженнями встановлено існування таких видів взаємодії, як співдружність, конкуренція й конфлікт. А які особливості взаємодії генів у генотипі? ЗМІСТ Які особливості взаємодії генів? Успадкування ознак не завжди є такими простими й зрозумілими, як їх пояснюють закономірності Менделя. Пригадаємо, що основним постулатом менделівських схрещувань є те, що кожна ознака визначається своїм геном. У дійсності все набагато складніше. Наприклад, сучасні дослідження науковців указують на те, що в успадкуванні кольору очей у людини беруть участь мінімум шість генів. Їхня взаємодія визначає наявність, кількість та щільність розподілу форм меланіну в клітинах райдужної оболонки, що й визначає карий, зелений й блакитний - основні кольори та їхні відтінки. Під взаємодією генів розуміють не взаємовпливи генів на активність один одного (цю функцію здійснюють регуляторні гени), а їхню спільну участь у формуванні ознаки. Молекулярні механізми взаємодії генів полягають в тому, що розвиток будь-яких ознак у організмів є наслідком складної взаємодії між функціональними продуктами діяльності генів - білками та РНК. Ці сполуки беруть участь в одних і тих самих клітинних біохімічних процесах, що впливають на формування ознаки. Таким чином, взаємодія генів - це взаємодія їхніх продуктів діяльності в цитоплазмі клітин. Генотип особин є цілісною системою, хоча і складається з окремих генів. У цій історично сформованій системі виокремлюють два основні типи взаємодії генів: взаємодію алельних та взаємодію неалельних генів....

Закони Менделя. Незалежне успадкування ознак

9 Клас

Реджинальд Пеннет (1875-1967) - англійський біолог, один із засновників генетики. Учений став автором «решітки Пеннета» - двомірної таблиці, що її використовують для визначення результатів схрещування. Для побудови решітки Пеннета у клітинках по горизонталі відкладають усі можливі типи гамет одного із батьківських організмів, а по вертикалі - іншого. ЗМІСТ Як відбувається успадкування двох ознак? Дигібридне схрещування - це схрещування батьківських особин, які різняться проявами двох ознак. Для вивчення того, як успадковуються дві ознаки, Г. Мендель обрав забарвлення насінин гороху та форму горошин (іл. 90). Колір насіння гороху, як ви вже знаєте, має два прояви - домінантний жовтий і рецесивний зелений. Форма насінин буває гладенькою (домінантний прояв) та зморшкуватою (рецесивний прояв). Далі Мендель схрестив між собою чисті лінії, представники яких формували жовте насіння з гладенькою поверхнею та зелене зі зморшкуватою. Гібриди першого покоління утворювали лише насіння жовтого кольору з гладенькою поверхнею. Так Г. Мендель спостерігав прояв закону одноманітності гібридів першого покоління. А якими будуть нащадки гібридів другого покоління? Після серії дослідів виявилося, що серед них спостерігаються чотири групи в співвідношенні 9 : 3 : 3 : 1. Дев’ять частин насіння було жовтого кольору з гладенькою поверхнею (315 насінин), три частини - жовтого кольору зі зморшкуватою поверхнею (101 насінина), ще три частини зеленого кольору з гладенькою поверхнею (108 насінин), а одна частина - зеленого кольору зі зморшкуватою поверхею (32 насінини). Крім насіння, яке мало комбінації проявів ознак, притаманних батьківським формам (жовтий колір - гладенька поверхня та зелений колір - зморшкувата поверхня), з’явилися ще дві групи з новими комбінаціями (жовтий колір - зморшкувата поверхня та зелений колір - гладенька поверхня). Щоб пояснити ці результати, Г. Мендель простежив успадкування різних проявів кожної ознаки окремо. Співвідношення насіння різного кольору гібридів другого покоління було таким: 12 частин насіння мало жовтий колір, а 4 - зелений, тобто розщеплення за ознакою кольору, як і в разі моногібридного схрещування, становило 3 : 1. Подібне спостерігали і під час розщеплення за ознакою структури поверхні насіння: 12 частин насіння мало гладеньку поверхню, а 4 - зморшкувату. Тобто розщеплення за ознакою структури поверхні насіння також було 3 : 1....

Закони Менделя. Домінування ознак. Розщеплення ознак

9 Клас

«Чому одні квіти - червоні, а інші - білі? А волошки завжди сині? Звідки насіннячко знає, що воно має дати синю, а не жовту квітку? А кошенята в кішки не завжди схожі на неї за кольором шерсті. Чому? А якщо в одного з батьків очі блакитні, а в іншого - карі, яким буде колір очей у їхньої дитини?» (З казки М. Горькавого про монаха Менделя). ЗМІСТ Чому відбувається домінування проявів ознак? Свої дослідження Г. Мендель розпочав з моногібридного схрещування, за якого батьківські особини різняться проявами однієї ознаки. Було взято рослини чистих ліній із жовтим й зеленим забарвленням насіння. Схрещування рослин відбувалося шляхом перенесення пилку від квітів рослин, що виросли із жовтих насінин, до квітів рослин, що виросли із зелених насінин, і навпаки. У першому поколінні нащадків усі горошини завжди були лише жовтого кольору. Явище переважання в гібридів першого покоління проявів ознаки одного з батьків Мендель назвав домінуванням ознак (від лат. dominantus - панування), прояв ознаки в гібридів першого покоління - домінантним, а той, що не проявився, - рецесивним (від лат. recessus - відступ). Аналогічні результати було виявлено й у дослідах щодо інших ознак. Так, у разі схрещування рослин з гладеньким і зморшкуватим насінням все потомство мало гладеньке насіння, з пурпуровими і білими квітками - лише пурпурові пелюстки квіток та ін. Одноманітність першого гібридного покоління та виявлення в гібридів лише домінантного прояву ознаки в сучасній генетиці називається першим законом Менделя, або законом одноманітності гібридів першого покоління (іл. 88)....

Генетика. Методи генетичних досліджень

9 Клас

Грегор Йоганн Мендель (1822-1884) - австрійський природодослідник, католицький священик. У звичайному садку провів досліди, що стали основою генетики. Результати досліджень Мендель опублікував у науковій праці «Експерименти із рослинними гібридами» у 1866 р., у якій ознайомив світ із законами спадковості. ЗМІСТ Які завдання сучасної генетики? ГЕНЕТИКА (від грец. генетіс - походження) - наука про закономірності спадковості та мінливості організмів. Датою народження генетики вважається 1900 р., коли ботаніки - голландський - Хуго де Фріз (1845-1935), німецький - Карл Корренс (1864-1933) та австрійський - Еріх Чермак (1871-1962), незалежно один від одного, підтвердили закономірності спадковості, встановлені Г. Менделем. Генетика як наука виникла внаслідок практичних потреб. Під час розведення домашніх тварин і культурних рослин здавна використовували схрещування організмів. На генетичних законах ґрунтується селекція тварин, рослин і мікроорганізмів. Велике значення має генетика для медицини, ветеринарії, спорту, криміналістики, фармацевтики та ін. Завдання сучасної генетики пов’язані з її основними розділами: • вивчення генетичних основ селекції для виведення нових порід тварин, сортів рослин та штамів мікроорганізмів (селекційна генетика); • вивчення спадкових захворювань людини і тварин для їхньої профілактики і лікування (медична генетика); • вивчення впливу радіації на спадковість і мінливість організмів для запобігання шкідливим мутаціям (радіаційна генетика); • вивчення генетичної структури і динаміки популяцій для з’ясування закономірностей еволюції організмів (популяційна генетика); • вивчення молекулярних основ спадковості для розвитку генетичної інженерії (молекулярна генетика); • вивчення особливостей спадковості та мінливості у популяціях людей (генетика людини). Окрім названих розділів виникли й розвиваються імуногенетика, онтогенетика, психогенетика, фармакогенетика, екогенетика, цитогенетика та ін....

Узагальнення теми 4. Збереження та реалізація спадкової інформації

9 Клас

СПАДКОВА (ГЕНЕТИЧНА) ІНФОРМАЦІЯ - сукупність відомостей про склад, будову білків і РНК і пов’язані з ними функції, що закладені в генах і закодовані в послідовності нуклеотидів молекул ДНК або РНК. Ця інформація передається потомству під час розмноження та статевих процесів (кон’югації, трансдукції, трансформації), реалізується в процесі індивідуального розвитку особини та проявляється у вигляді певних ознак і властивостей організму (табл. 8)....

Навігація