Взаимодействие аллельных генов.

Гены, которые занимают идентичные (гомологические) локусы в гомологичных хромосомах, называются аллельными. У каждого организма есть по два аллельных гена.
Известны такие формы взаимодействия между аллельными генами:

· полное доминирование,

· неполное доминирование,

· кодоминирование и сверхдоминирование,

· множественный аллелизм.

Основная форма взаимодействия - полное доминирование, которое впервые описано Г. Менделем. Суть его заключается в том, что один ген полностью подавляет проявление другого аллельного гена. Фенотип гетерозигот полностью повторяет фенотип обоих родителей. Например: А - карие глаза, а - голубые глаза, Человек с генотипом Аа имеет карие глаза.

Неполное доминирование - форма взаимодействия, при которой у гетерозиготного организма (Аа) доминантный ген (А) не полностью подавляет рецессивный ген (а), вследствие чего проявляется промежуточный между родительскими признак.

При скрещивании гомозиготных растений с красными (АА) и белыми (аа) цветками у гибридов первого поколения цветки оказываются розовыми (Аа).

При кодоминировании оба аллеля проявляют доминантные признаки. Классическим примером такого проявления является система групп крови, в частности система АBО, когда эритроциты человека несут на поверхности антигены, контролируемые обеими аллелями. Такая форма проявления носит название кодоминированием. По типу кодоминирования у человека наследуется четвертая группа крови (II).

Сверхдоминирование - когда доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляется сильнее, чем в гомозиготном, т.е. гибрид превосходит обоих родителей. Так, у дрозофилы при генотипе АА-нормальная продолжительность жизни; Аа - удлиненная триватисть жизни; аа - летальный исход. Гибриды кукурузы отличаются более высоким ростом, урожайностью зерна по сравнению с гомозиготными растениями.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ. Известно много случаев, когда признак или свойства детерминируются двумя или более неалельнимы генами, которые взаимодействуют между собой. Хотя и здесь взаимодействие условно, потому что взаимодействуют не гены, а контролируемые ими продукты. При этом имеет место отклонение от менделивских закономерностей расщепления.

Различают четыре основных типа взаимодействия генов: комплементарность, эпистаз, полимерию и множественное действие (плейотропия).

Комплемента рность (или комплементарное взаимодействие генов)
проявляется тогда, когда действие одного гена дополняется действием другого,
т.е. для формирования признака необходимо наличие в генотипе двух
доминантных неаллельных генов.

Например, у душистого горошка красная окраска венчика цветка обусловлена наличием двух доминантных генов А и В (генотип АаВв). В отсутствие одного из них цветки белые (ААвв, ааВВ).

Комплементарное взаимодействие генов у человека проявляется при формировании слуха: развитие нормального слуха обусловлено двумя доминантными неаллельными генами D и Е, из которых Один (D) определяет развитие улитки, а другой (Е)- слухового нерва. Нормальный слух имеют люди с генотипом: DDEE. DdEe, DDEe, DdEE Глухие люди имеют генотипы: Ddee, ddee, ddEE, ddEe. Примером комплементарного взаимодействия генов у человека может быть синтез защитного белка - интерферона. Его образование в организме связано с комплементарным взаимодействием двух неаллельних генов, расположенных в разных хромосомах.

Эпистаз - это такое взаимодействие неаллельных генов, при котором один ген подавляет действие другого неаллельного гена. Эпистаз - это
угнетение одним неаллельным геном (эпистаческим) действия другого
неаллельного гена (гипостатического). Если эпистатическим действием
обладает доминантный аллель, говорят о доминантном эпистазе (А > В). При
рецессивном эпистазе такое действие проявляют рецессивные аллели в
гомозиготном состоянии (а > В).

 

Кумулятивная полимерия - проявление одного признака в зависимости от суммарного действия нескольких неаллельных генов. Причем, чем больше доминантных генов, тем сильнее проявляется признак. Полимерные гены принято обозначать одной буквой латинского алфавита с указанием цифрового индекса (А_ьА₂).

Некумулятивная полимерия – проявление признака не зависит от количества доминантных аллелей, т.е. если 1 доминантный аллель, то фенотип будет такой же как у особи с 4 доминантными аллелями.

 

Плейотропия -один ген влияет на проявление нескольких признаков, такое явление называется множественным действием одного гена. Например, у человека известная болезнь - синдром Марфана - арахнодактилия («паучьи пальцы») детерминируется доминантным геном, который отвечает за патологическое развитие соединительной ткани, вследствие этого проявляется комплекс патологических признаков - длинные, тонкие («паучьи») пальцы, дефекты развития сердечно-сосудистой системы и подвывих хрусталика (нарушение зрения). В основе таких патологических признаков лежит дефект развития соединительной ткани, обусловленным патологическим геном.

 

26. Формы изменчивости: фенотипическая и генотипическая.

Изменчивость – свойство живых организмов приобретать новые признаки или новые сочетания признаков с самого рождения или в течение жизни.

Различают две основные формы изменчивости организмов:

· модификационную (фенотипическая).

· мутационную (генотипическая).

Модификационнойназывают изменчивость, которая возникает у организмов при их росте и развитии в разных условиях среды и которая не связана с различиями генотипа. Так, при разном кормлении поросята от одной чистопородной свиноматки будут значительно отличаться друг от друга по живой массе. Растения, выращенные из чистосортных семян пшеницы, неодинаковы по своей продуктивности в зависимости от условий агротехники, климатических факторов, места произрастания и т.д.

В этих и многочисленных аналогичных случаях одинаковые генотипы могут реализоваться в достаточно различных фенотипах. В этой связи в генетике возникло понятие — норма реакции: гены, которые кодируют количественные признаки определяют не конкретное значение признака, а рамки, в которых признак может принимать свои значения. Таким образом, норма реакции фиксирует возможные границы модификационной изменчивости для того или иного признака.

Для разных свойств и признаков границы, определяемые нормой реакции, неодинаковы. К числу признаков, испытывающих значительные модификационные изменения в связи с изменением условий, относятся такие, как семенная продуктивность злаков, величина удоя у крупного рогатого скота, живая масса животных, число, размеры листьев многих растений и т. д. В то же время есть признаки, мало варьирующие при изменении условий. У животных к ним относятся масть, наличие или отсутствие рогов и ряд других; у растений — окраска цветков и плодов, остистость и опущенность колоса и др.

Управление модификационной изменчивостью при помощи агротехнических и зоотехнических мероприятий — важное условие повышения продуктивности сельскохозяйственных растений и животных.

Мутационной называется изменчивость самого генотипа, не связанная со скрещиваниями.

Мутации могут быть трех типов:

o хромосомные – изменение размеров и формы хромосом

o генные – изменение строения одного гена.

o геномные – изменение количества хромосом.

ГЕННЫЕ МУТАЦИИ.

· Замена основания.

Мисенс – мутация – возникает новый триплет нуклеотидов, кодирующий другую аминокислоту.

Нонсанс – мутация – возникает новый триплет нуклеотидов, приводящий к возникновению некодирующих триплетов.

· Выпадение или вставка нуклеотида.

ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ.

ГЕНОМНЫЕ МУТАЦИИ.

Полиплоидия – увеличения количества хромосом на один или несколько гаплоидных народов.

n 2n 3n 4n 5n 6n 7n 8n

Автоплоидия – увеличение числа набора за счет собственных хромосом.

Аллоплоидия – увеличение числа хромосом за счет хромосом другого вида (при межвидовой гибридизации).

 

 

27. Вид и популяция.

Вид — совокупность особей, сходных по морфофизиологическим свойствам, имеющих общее происхождение, могут свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство.

Виды различаются между собой целым рядом признаков: размером, окраской особей, протекающими у них физиологическими процессами, средой обитания, поведением и др

Виды различаются между собой по критериям — характерным признакам и свойствам:

морфологический критерий — сходство внешнего и внутреннего строения;

генетический критерий — набор хромосом (их число, размеры, форма), характерный для вида;

физиологический критерий — сходство всех процессов жизнедеятельности, прежде всего размножения;

биохимический критерий — сходство белков, обусловленное особенностями ДНК;

географический критерий — определенный ареал, занимаемый видом;

экологический критерий — совокупность факторов внешней среды, в которых существует вид.

Виды часто занимают большой ареал, в пределах которого особи распределены неравномерно, группами — популяциями. Каждая популяция живет в определенных условиях. Благодаря этому вид, состоящий из ряда популяций, занимает большой ареал, несмотря на разнообразие условий в его пределах. Однако любой вид, состоящий как из одной, так и из нескольких популяций, представляет собой единое целое.

Особи разных видов живут в различных условиях, им присущи разные признаки, особенности размножения (разные места и периоды размножения, различия в поведении животных). Например, береза бородавчатая и береза карликовая — два вида одного рода. Эти виды различаются по морфологическим, экологическим и другим признакам. Береза бородавчатая более высокая, растет в лесу и на открытых пространствах, а береза карликовая низкорослая и обитает на моховых болотах. Иногда особи разных видов скрещиваются, но межвидовые гибриды оказываются нежизнеспособными или бесплодными.

Видовые приспособления иногда приводят к гибели отдельных особей, но они полезны виду в целом. Так, некоторые виды птиц часть птенцов выбрасывают из гнезд, когда им становится там тесно. Выброшенные птенцы чаще всего погибают, но при этом выживают оставшиеся птенцы, наиболее крепкие и жизнеспособные. Следовательно, данное приспособление идет на пользу виду в целом.

Вид считается экологической единицей. Самым основным критерием вида является способность скрещиваться и давать плодовитое потомство.

Популяци я — это структурная единица вида и эволюционная единица.

Популяция — это совокупность особей одного вида, длительно существующих на определенной территории, свободно скрещивающихся и относительно изолированных от других особей того же вида.

Характеристики популяции:

Ø плотность — число особей\единица площади;

Ø численность;

Ø рождаемость \ смертность;

Ø максимальное сходство признаков у особей.

Территория, занимаемая разными популяциями одного вида, а тем более различных видов, очень колеблется и зависит от степени подвижнос ти особей. Так, одна популяция ящерицы прыткой занимает от 0,1 до нескольких гектаров; полевки водяной — от 1 до нескольких десятков гектаров; северного оленя — более 100 км². Число особей (или численность) в популяции различна у разных видов, но она не может быть ниже некоторых пределов. Сокращение численности за эти пределы может привести к вымиранию популяции. Численность популяций может резко меняться по сезонам и годам. Известно массовое размножение в некоторые годы леммингов (мелкие грызуны), саранчи, болезнетворных бактерий, божьих коровок. У видов животных и растений с большей продолжительностью жизни и относительно малой плодовитостью численность популяций более устойчивая.

Численность популяций насекомых и мелких растений на открытых пространствах нередко выражается в сотнях тысяч и миллионах особей. В популяциях ящерицы прыткой она колеблется от сотен до нескольких тысяч особей. Полагают, что при численности популяции меньше нескольких сотен особей случайные причины (пожар, наводнение, изменение погоды) могут сократить ее настолько, что рождаемость перестанет покрывать убыль. На протяжении нескольких поколений оставшиеся особи вымрут.

Популяция состоит из разных по полу и возрасту особей. Соотношение половозрелых и неполовозрелых особей в популяциях различно и зависит от продолжительности жизни, времени наступления половой зрелости, интенсивности размножения. Соотношение полов, т. е. число мужских и женских особей, в популяции изменяется

Таким образом, популяции представляют собой форму существования вида, обеспечивающую приспособленность его к конкретным условиям среды.

 

28. Типы питания: автотрофное и гетеротрофное.

Живым организмам для жизнедеятельности необходима энергия. При этом совершается разнообразная работа, например синтез веществ, нужных для роста и восстановления клеток и тканей; активный транспорт веществ в клетку и из клетки; электрическая передача нервных импульсов; механическое сокращение мышц (движение); поддержание постоянной температуры тела (у птиц и млекопитающих) и др.

Процесс приобретения организмами энергии и вещества называется питанием. Одно из наиболее важных различий между животными, растениями, бактериями состоит в типе питания.

Типы питания различаются по источнику используемого организмами углерода.

Автотрофное питание. Организмы, синтезирующие органические вещества из простых неорганических соединений, называют ав тотрофами. К автотрофам относят растения и некоторые бактерии.

Автотрофные организмы подразделяют на фотосинтетиков и хемосинтетиков.

Фотосиитетики (растения, зеленые протисты и фотосинтезирующие бактерии) синтезируют органические вещества при участии углекислого газа и воды с использованием энергии света.

Хемосинтетики (бактерии, участвующие в круговороте азота, серобактерии, железобактерии) синтезируют органические вещества из минеральных соединений, в качестве источника получения органического вещества они соответственно используют аммиак, сероводород, оксид железа (II), а энергию получают вследствие химических реакций.

Бактерии играют важную роль в природе – участвуют в круговороте азота, таким образом поддерживая плодородие почвы, а также в круговороте серы и т. д.

Гетеротрофное питание. Все животные, грибы, многие бактерии используют для своего питания готовые органические вещества. Эти организмы по способу питания принадлежат к гетеротрофам.

Гетеротрофы используют для питания углерод, входящий в состав сложных органических веществ. Эти вещества дают гетеротрофам энергию, необходимую для их жизнедеятельности. Они также служат источником атомов и молекул, идущих на обновление клеточных структур и новообразование цитоплазмы в процессе роста и размножения клеток. Вместе с пищей гетеротрофы получают витамины, которые не синтезируются в их организме, но абсолютно необходимы для многих процессов, происходящих в клетках. В конечном итоге выживание гетеротрофов зависит от активности синтеза органических веществ автотрофами.

Способы добывания и поглощения пищи у гетеротрофных организмов разнообразны, но путь превращения питательных веществ в усвояемую форму у большинства из них очень сходен.

Превращение питательных веществ осуществляется в два этапа.

Первый этап: расщепление крупных и сложных молекул на более простые молекулы – переваривание.

Второй этап: всасывание растворимых молекул и транспортировка их к собственным тканям организма.

Таким образом, все организмы по типу питания классифицируют в зависимости от источника энергии (световой или химической) и источника углерода (углекислого газа или углерода, входящего в состав готовых органических веществ), используемых организмом для синтеза необходимых ему органических веществ.

Некоторые организмы (например, хищные растения) сочетают в себе признаки, как автотрофов, так и гетеротрофов. Такие организмы называются миксотрофами.

У низших организмов выделяют три типа питания продуктами в основном растительного происхождения, т.е. гетеротрофного питания: сапротрофы, паразиты, голозои, симбионты.

Сапротрофы разлагают неживое. Питаются гниющим или разлагающимся органическим веществом. Плесени, бактерии гниения, брожения и т.д.

Паразиты живут внутри или на поверхности других организмов, питаются за их счет и приносят вред. Для паразитов характерно упрощение строения тела. Например, растения-паразиты не содержат хлорофилла, а бычий цепень не имеет даже пищеварительной системы, т.к. получает готовые питательные вещества через поверхность тела.

Голозои – многоклеточные организмы с развитой пищеварительной системой, у которых функция пищеварения разделена на механическую обработку, переваривание и всасывание. Многоклеточные животные.

Ø Растительноядные

Ø Хищники

Ø Всеядные