Наследственность и изменчивость как основа способности к развитию и эволюции презентация

Лекция № 4 1. Наследственность и изменчивость как основа способности к развитию и эволюции. 2. Воспроизведение и индивидуальное развитие живых систем

Наследственность связана с генами, хромосомами, генотипом и геномом (генофондом). Гены и хромосомы - это материальными носителями наследственности Ген – это участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру белка одного вида или т-РНК, или р-РНК Хромосомы – структуры клеточного ядра, способные к самовоспроизведению сохранению индивидуальных черт строения в ряду поколений. Генотип – вся совокупность генов организма. Генотип контролирует развитие и жизнедеятельность организма, формирование всей совокупности его признаков (фенотипа). Геном – совокупность генов всех особей вида в данный момент эволюции

Ядерная теория наследственности 2. Хромосомная теория наследственности 3. Генная теория наследственности

Основные положения хромосомной теории наследственности Ген – это элементарный наследственный фактор В одной хромосоме могут содержаться тысячи генов, расположенных линейно. Эти гены образуют группы сцепления Если гены сцеплены между собой, то возникает эффект сцепленного наследования признаков Сцепление генов не абсолютно Вероятность появления новых сочетаний признаков вследствие кроссинговера прямо пропорциональна физическому расстоянию между генами.

Генная теория наследственности Результаты открытия – формирование генной теории наследственности, превращение генетики в одну самых перспективных и бурно развивающихся биологических наук

Аллель (аллельный ген) – одно из возможных состояний гена, отвечающих за одну из возможных форм проявления признака. доминантные (А) и рецессивные (а) аллели Если в двух гомологичных хромосомах располагаются идентичные аллели – организм гомозиготный. Если в гомологичных хромосомах находятся разные аллели – организм гетрозиготный

Изменчивость – свойство, противоположное наследственности Изменчивость - это универсальное свойство живых организмов приобретать новые признаки под действием среды (как внешней, так и внутренней).

формы изменчивости ненаследственная фенотипическая и наследственная генотипическая

Фенотипическая изменчивость – это изменение организмов под действием факторов среды

Конкретные состояния фенотипа называются модификациями Модификационная изменчивость

границы варьирования признака называют нормой реакции наследуется определенная норма реакции

Границы фенотипической изменчивости, пределы варьированья признака, контролируемые генотипом организма, называют нормой реакции Норма реакции – амплитуда возможной изменчивости онтогенеза организма с конкретным неизменным генотипом

Генотипическая изменчивость – наследственная, обусловлена изменениями в генотипе, возникающими при половом размножении Генотипическая изменчивость в зависимости от причины возникновения (мутации или их комбинации) бывает двух типов: мутационная и комбинативная

Комбинативная изменчивость Механизмы комбинативной изменчивости: 1) Кроссинговер; 2) Независимое расхождение гомологичных хромосом в І мейотическом делении; 3) Случайное слияние гамет; 4) Случайный подбор родительских пар

Мутации – наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению признаков организма

Основные положения мутационной теории: мутации возникают внезапно, скачкообразно, без переходов; новые формы наследуются и сохраняются в потомстве; мутации ненаправленны, возникают случайно, в любом локусе, вызывая нейтральные для организма, полезные или вредные мутации; одни и те же мутации могут возникать повторно; выявляемость мутаций зависит от количества обследованных особей (выборки).

Для организма, наследующего признаки, мутации бывают полезные, вредные и нейтральные 2. По причинам появления мутаций: спонтанные (самопроизвольные), возникающие без явных внешних причин, и индуцированные – искусственно вызванные влиянием определенных факторов) 3. По месту возникновения различают половые (генеративные) мутации, возникающие в половых клетках и передающиеся по наследству, и соматические мутации, происходящие во всех остальных клетках и передающиеся потомкам только при вегетативном размножении.

Фактор, вызывающий мутации, называется мутагеном, а процесс образования мутаций – мутагенезом.

В зависимости от уровня организации наследственного материала и характеру изменений в генотипе различают генные, хромосомные и геномные мутации

Мутации – это качественные изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма

Мутации: геномные, хромосомные и генные Геномные мутации – увеличение (удвоение, утроение) всего числа хромосом в геноме (полиплоидия), она может возникать из-за нерасхождения хромосом в митозе или мейозе Хромосомные мутации - изменение числа отдельных хромосом в геноме (анеуплоидия) или целостности хромосом (перестройки) Генные мутации являются скачкообразными изменениями отдельных локусов хромосом – генов

Основные закономерности передачи признаков В 1860-х годах монах Георг Мендель занялся исследованием наследования признаков. Этим занимались и до него, но до Менделя никак не могли найти законы передачи признаков в поколениях. Мендель в 1865 году опубликовал свою теорию наследственности, но её не приняли всерьёз, как это часто бывает в научном мире со слишком смелыми теориями. 1900 год – год рождения генетики как науки – год переоткрытия законов Г.Менделя. Только в 1900 году, когда были открыты хромосомы, опыты аббата вспомнили и им выведенные законы стали основой новой науки.

Важно, что Мендель выбрал для исследования признаки, регистрация которых была предельно простой. Это признаки дискретные и альтернативные дискретные (прерывистые) признаки: данный признак либо присутствует, либо отсутствует альтернативные признаки: одно состояние признака исключает наличие другого состояния

Три закона наследственности ( три закона Менделя) Закон единообразия гибридов первого поколения или законом доминирования. Моногибридное скрещивание Закон «расщепления» Закон независимого комбинирования признаков

I закон Менделя При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу

II закон Менделя или закон «расщепления». При скрещивании двух гетерозиготных особей (гибридов), отличающихся одной парой альтернативных признаков, в потомстве происходит расщепление в отношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.

Гипотеза чистоты гамет при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один ген из аллельной пары

Ш закон - закон независимого комбинирования признаков гены, определяющие различные признаки, наследуются независимо друг от друга

сцепленное наследование -полное сцепление с полом - неполное сцепление с полом -голандрическое наследование

Эволюционное значение сцепленного наследования онтогенетическая адаптация, обеспечивающая выживание и репродукцию организмов иногда даже при значительных изменениях внешней среды

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости «виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть существование параллельных форм у других видов и родов»

Селекция (лат. selectio — выбор, отбор, от seligo — выбираю, отбираю) 1) наука о методах создания сортов и гибридов растений, пород животных, скрещивание и размножение растений и животных под контролем человека, обычно с целью улучшения сорта или породы. 2) отрасль с.-х. производства, занимающаяся выведением сортов и гибридов с.-х. культур, пород животных

Основные методы, применяемые в селекции отбор, гибридизация с использованием гетерозиса и цитоплазматической мужской стерильности, полиплоидия мутагенез.

Гетерозис, или гибридная мощность, — это явление повышенной жизнеспособности и продуктивности гибридов первого поколения по сравнению с обеими родительскими формами

Инбридинг и линейное разведение Искусственный мутагенез Кроссбридинг и межлинейные скрещивания

Генная инженерия В результате переноса гена одного организма в другой, называемого трансформацией, получается трансгенное растение или животное с «чужим» геном, который в дальнейшем будет передаваться потомкам.

ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ И ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ЖИВЫХ СИСТЕМ

Индивидуальное развитие организма, или онтогенез, - это совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом от момента его зарождения до смерти. В онтогенезе выделяют два основных периода — эмбриональный и постэмбриональный. В эмбриональном у животных формируется эмбрион, у которого закладываются основные системы органов. В постэмбриональном периоде завершаются формообразовательные процессы, происходит половое созревание, размножение, старение и смерть.

Начальные стадии развития ланцетника: а — дробление (стадия двух, четырех, восьми, шестнадцати бластомеров); б — бластула; в — гаструляция; г — схематический поперечный разрез через зародыш ланцетника; ! — эктодерма; 2 — вегетативный полюс бластулы; 3 — энтодерма; 4 — бластогель; 5 — рот гаструлы (бластопор); 6,7 — спинная и брюшная губы бластопора; 8 — образование нервной трубки; 9 — образование хорды; 10 — образование мезодермы.

Дальнейшая дифференцировка клеток каждого зародышевого листка приводит к образованию тканей (гистогенез) и формированию органов (органогенез).

Схема зародышевых оболочек: 1 — зародыш; 2 — амнион и его полость (3), заполненная амниотической жидкостью; 4 — хорион с ворсинками, образующими детское место (5); 6 — пупочный или желточный пузырь; 7 — аллантоис; 8 — пуповина.

Последовательные стадии (1 -6) метаморфоза амфибий (лягушка)

Метаморфоз у бабочки крыжовниковой пяденицы: 1-взрослая особь, 2-гусеница, 3-куколка

Старение — в биологии процесс постепенного нарушения и потери важных функций организма или его частей, в частности способности к размножению и регенерации наиболее плодовитые организмы стареют намного быстрее, чем менее плодовитые

Спасибо за внимание!