МУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ
План
Мутации. Понятие мутации. Мутагенные факторы.
Отличие мутаций от модификаций.
Классификация мутаций.
Закон Н.И.Вавилова
Мутации. Понятие мутации. Мутагенные факторы.
Мутации – это внезапные, стойкие,естественные или искусственные изменения генетического материала, возникающие под действием мутагенныхфакторов.
Виды мутагенных факторов:
А) физические – радиация, температура, электромагнитные излучения.
Б) химические факторы – вещества, которые вызывают отравление организма: алкоголь, никотин, формалин.
В) биологические - вирусы, бактерии.
Отличие мутаций от модификаций
| мутации | модификации |
| наследуются | не наследуются |
| единичные | массовым порядком |
| имеют не направленный характер | направленный характер |
| могут быть вредными, полезными, нейтральными | приспособительные |
| внезапные, скачкообразные, непредсказуемые | можно предсказывать |
| необратимы | обратимы |
| закон гомологичных рядов (Н.И.Вавилова) | статистические закономерности позволяют провести количественный анализ |
| мутации не имеют нормы реакции | ограничены нормой реакции |
Классификация мутаций
Существует несколько классификаций мутаций.
I Классификация мутаций по значению: полезные, вредные, нейтральные.
Полезные мутации приводят к повышенной устойчивости организма и являются материалом для естественного и искусственного отбора.
Вредные мутации снижают жизнеспособность и приводят к развитию наследственных заболеваний: гемофилия, серповидная клеточная анемия.
II Классификация мутаций по локализации или месту возникновении: соматические и генеративные.
Соматические возникают в клеткахтела и затрагивают лишь часть тела, при этом развиваются особи мозаики: разные глаза, окраска волос. Эти мутации наследуются только при вегетативном размножении (у смородины).
Генеративные – происходят в половых клетках или в клетках, из которых образуются гаметы. Они делятся на ядерные и внеядерные (митохондриальные, пластидное).
III Мутации по характеру изменения генотипа: хромосомные, геномные, генные.
Генные (или точковые) не видны в микроскоп, связаны с изменением структуры гена. Эти мутации происходят в результате потери нуклеотида, вставки или замены одного нуклеотида другим. Эти мутации приводят к генным болезням: дальтонизму, фенилкетонурии.
Хромосомные (перестройки) связаны с изменением структуры хромосом. Может произойти:
Делеция: - потеря участка хромосомы;
Дупликация – удвоение участка хромосомы;
Инверсия – поворот части хромосомы на 1800;
Транслокация – обмен участками негомологичных хромосом и слияние двух негомологичных хромосом в одну.
Причины хромосомных мутаций: возникновение двух или более разрывов хромосом с последующим их соединением, но в неправильном порядке.
Геномные мутации приводят к изменению числа хромосом. Различают гетероплоидию и полиплоидию.
Гетероплоидия связана с изменением числом хромосом, на нескольких хромосомах – 1.2.3. Причины: не расхождение хромосом в мейозе:
- Моносомия – уменьшением числа хромосом на 1 хромосому. Общая формула хромосомного набора 2n-1.
- Трисономия – увеличение числа хромосом на 1. Общая формула 2n+1 (47 хромосом Синдром Кланфейтера; трисономия по 21 паре хромосом – синдром Дауна (признаки множественные врожденные пороки, снижающие жизнеспособность организма и нарушение умственного развития).
Полиплодия – кратное изменение числа хромосом. У полиплоидных организмов гаплоидный (n) набор хромосом в клетках повторяется не 2 раза, как у диплоидных, а 4-6 раз, иногда значительно больше – до 10-12 раз.
Возникновение полиплоидов связано с нарушением митоза или мейоза. В частности, не расхождение гомологичных хромосом в мейозе приводит к формированию гамет с увеличенным числом хромосом. У диплоидных организмов в результате такого процесса могут образовываться диплоидные (2n) гаметы.
Широко встречается у культурных растений: гречихи, подсолнуха и т.д., а так же у дикорастущих.
Закон Н.И.Вавилова (закон гомологичных рядов наследственной изменчивости).
/С давних времен исследователи наблюдали существование сходных признаков у разных видов и родов одного семейства, например дыни, похожие на огурцы, или арбузы, похожие на дыни. Эти факты легли в основу закона гомологических рядов в наследственной изменчивости./
Множественный аллелизм. Параллельная изменчивость. Ген может находиться более чем в двух состояниях. Разнообразие аллелей одного гена получило название множественного аллелизма. Разные аллели определяют разную степень одного и того же признака. Чем больше аллелей несут особи популяций, тем более пластичен вид, лучше приспособлен к меняющимся условиям среды обитания.
Множественный аллелизм лежит в основе параллельной изменчивости – явления, при котором возникают сходные признаки у разных видов и родов одного семейства. Систематизировал факты параллельной изменчивости Н.И.Вавилов./
Н.И.Вавилов сравнивал виды семейства Злаки. Он выяснил, что если мягкая пшеница имеет формы озимые и яровые, остистые и безостые, то такие же формы обязательно обнаруживаются и у твердой пшеницы. Более того, состав признаков. По которым различаются формы внутри вида и рода, оказывается часто таким же в других родах. Например, формы ржи и ячменя повторяют формы разных видов пшеницы, причем образуя те же параллельные, или гомологичные ряды наследственной изменчивости.
Систематизация фактов позволила Н.И.Вавилову сформулировать закон гомологичных рядов в наследственной изменчивости (1920г): виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью. Что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов.
Гомологичность наследственных признаков близких видов и родов объясняется гомологичностью их генов, так как они произошли от одного вида-родоначальника. Кроме того, мутационный процесс у генетически близких видов протекает сходно. Поэтому у них возникают сходные серии рецессивных аллелей и в результате – параллельные признаки.
Вывод из закона Вавилова: каждый вид имеет определенные границы мутационной изменчивости. К изменениям, выходящим за пределы спектра наследственной изменчивости вида, никакой мутационный процесс привести не может. Так, у млекопитающих мутации могут изменить цвет шерсти от черного к бурому, рыжему, белому, может возникнуть полосатость, пятнистость, но возникновение зеленой окраски исключено.