Мінливість організмів та її форми. Мутаційна мінливість. Мутагени. Класифікація мутацій.

 

Мінливість — здатність живих організмів набувати нових ознак, відмінних від предків і їхніх станів у процесі індивідуального розвитку.

Мінливість, як і спадковість, важлива властивість організму. Здатність організму змінюватися під впливом навколишнього середовища адаптує його до середовища. Мінливість є результатом взаємодії генотипу та середовища. Розрізняють дві форми мінливості:

Види мінливості

Генотипова (спадкова)

Модифікаційна (неспадкова, масова)

Комбінативна

Мутаційна (генотипова, спадкова, індивідуальна)

Мінливість, яка пов'язана зі зміною генотипу, називається спадковою. Є два види спадкової мінливості: комбінативна і мутаційна.

Комбінативна мінливість — поява нових поєднань ознак внаслідок перекомбінації генів

Джерела

Випадкове поєднання гамет при заплідненні

Випадкове поєднання негомологічних хромо-сом під час мейозу і, як наслідок, незалежне успадкування ознак

Рекомбінація генів у результаті кросинговеру

 

 

Мутаційна мінливість - спадкові зміни, які виникають у генетичному матеріалі організму. Мутації - нові зміни в генотипі, тоді як комбінації - нові поєднання батьківських генів у зиготі. Поняття «мутація» вперше ввів Г. де Фріз. І провів перші дослідження цього процесу. Здатність утворювати мутації є характерною особливістю усіх живих організмів.

Характеристика мутацій:

· Змінюють генотип і успадковуються.

· Мають стрибкоподібний та індивідуальний характер. Виникають в окремих особин у популяції.

· Неадекватні до умов середовища і є нейтральними, корисними чи шкідливими.

· Можуть призвести до утворення нових ознак, популяцій або загибелі організму.

· Мутації, зазвичай, рецесивні, тому що домінантні виявляються відразу ж і легко «відкидаються» добором.

 

Класифікація мутацій: За місцем виникнення:

Мутації

Соматичні

Генеративні

 

 

Генеративні мутації – це мутації, що виникають у статевих клітинах.

Соматичні мутації – це мутації, що виникають у соматичних (диплоїднх клітинах)

Залежно від впливу на життєдіяльність:

Сублетальні

Летальні

Мутації

Нейтральні

 

 

Летальні мутації – мутації які призводять до летальних наслідків.

Сублетальні мутації – наслідки що призводять до виникнення каліцтв, зменшення тривалості життя.

Залежно від зміни генетичного апарату:

Хромосомні

Геномні

Генні

Мутації

 

Генні (або точкові) мутації — зміна (додавання, випадання, перестановка) нуклеотидів в одному гені в молекулі ДНК, що призводить до утворення аномального гена, а отже, аномальної структури білка і розвитку аномальної ознаки.

Результатом генної мутації в людини є такі захворювання як серпоподібноклітинна анемія, фенілкетонурія, дальтонізм, гемофілія. Внаслідок генної мутації виникають нові алелі генів, що має значення для еволюційного процесу. Генні мутації у соматичних клітинах можуть зумовлювати появу клітин, для яких властива підвищена швидкість поділу.

Хромосомні мутації — структурні зміни хромосом, хромосомні перебудови. Хромосомні мутації призводять до зміни функціонування генів і мають значення для еволюції виду. Основні типи хромосомних мутацій:

· делеція — втрата ділянки хромосоми;

· транслокація — перенесення частини хромосом на іншу негомологічну хромосому, як результат — зміна групи зчеплення генів;

· інверсія — обертання ділянки хромосоми на 180°;

· дуплікація — подвоєння генів у певній ділянці хромосоми.

 

Геномні мутації — зміни кількості хромосом у клітині, поява зайвої або втрата хромосоми в результаті порушень під час мейозу.

Геномні мутації

Поліплоїдія

Анеуплодія

 

Анеуплоїдія виражається у набутті або втраті однієї з хромосом. Її причиною є нерозходження хромосом під час мейозу. Зиготи, в яких кількість хромосом менша від норми, як правило, не розвиваються. Але зиготи із збільшеним набором хромосом можуть розвинутись у дорослий організм. Зазвичай це супроводжується значними аномаліями у будові та життєдіяльності організму. Типовим прикладом анеуплодії є синдром Дауна.

В результаті поліплоїдії кількість хромосом кратно збільшується. Поліплоїдія характерна переважно для рослин. Поліплоїдні рослини більш крупні, плодовиті, стійкіші до захворювань. Поліплоїдія може виникати як природнім, так і штучним шляхом, у результаті селекційної роботи.

Мутації можуть бути отримані штучно за допомогою радіації, рентгенівських, ультрафіолетових променів, хімічних агентів у результаті теплових впливів. Мутагени - чинники, що викликають стійкі спадкові зміни - мутації. Мутагенами можуть бути різні чинники, що викликають зміни в структурі генів, змінюють структуру і кількість хромосом. За походженням мутагени класифікують на ендогенні, що утворюються в процесі життєдіяльності організму і екзогенні — всі інші фактори, в тому числі і умови навколишнього середовища.

Мутагени

 

Фізичні: · Іонізуюче випро-мінювання; · Радіоактивний роз-пад; · Ультрафіолетове випромінювання; · Надмірно висока або низька темпе-ратура.

Біологічні: · Специфічні послі-довності ДНК - мі-груючі генетичні елементи; · Деякі віруси (вірус кору, краснухи, грипу); · Продукти обміну речовин (продукти окислення ліпідів); · Антигени деяких мікроорганізмів.

Хімічні: · Окисники та від-новники (нітрати, нітрити, тощо); · Пестициди; · Деякі харчові до-бавки; · Продукти пере-робки нафти; · Органічні розчин-ники; · Лікарські препара-ти.

 

 

Для всіх мутагенних факторів не існує нижнього порогу їхньої дії, тобто такої межі зниження інтенсивності, після якої вони неспроможні спричиняти мутації. Ця властивість мутагенів має важливе теоретичне і практичне значення, оскільки свідчить про те, що генотип організмів необхідно захищати від усіх мутагенних факторів, якою б низькою не була інтенсивність їхньої дії. Живі організми здатні певним чином захищати свої гени від мутацій. Приміром, більшість амінокислот закодована не одним, а кількома триплетами; багато генів у генотипі повторюють один одного. Змінені внаслідок мутацій ділянки молекули ДНК можуть видалятися за допомогою ферментів: утворюються два розриви, змінена ділянка видаляється, а на її місце вбудовується інша з притаманною цій частині молекули послідовністю нуклеотидів.

Мутації є основним джерелом спадкової мінливості - одного з факторів еволюції організмів. Завдяки мутаціям з'являються нові алелі (їх називають мутантними). Більшість мутацій шкідлива для живих істот, оскільки вони знижують їхню пристосованість до умов існування. Проте нейтральні мутації за певних змін середовища існування можуть виявитися корисними для організмів.

Мутації широко застосовують у селекції рослин і мікроорганізмів, оскільки вони дають змогу збільшити різноманітність вихідного матеріалу і тим самим підвищити ефективність селекційної роботи. Використовують мутації і для розроблення генетичних методів боротьби з шкідниками сільського і лісового господарств, кровосисними комахами.