Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Механизмы и биологическое значение комбинативной изменчивости

МИНОБРНАУКИ РФ

Кафедра промышленной биотехнологии

Факультет пищевых технологий
Кафедра промышленной биотехнологии

Реферат
по дисциплине «Общая биология и микробиология»

на тему: «Механизмы и биологическое значение комбинативной изменчивости»

Содержание.

Термины и определения……………………………………………..3
Краткая информация…………………………………………………4
Введение………………………………………………………………5
Изменчивость…………………………………………………………6
Виды изменчивости:

Фенотипическая………………………………………………7-8

Генотипическая:

Мутационная………………………………………………..8-10

Комбинативная……………………………………………..10-11

Комбинативная изменчивость:

Источники комбинативной изменчивости…………………….11-12
Значение комбинативной изменчивости……………………….13-14
Механизмы комбинативной изменчивости………………………..14
Сравнительная характеристика форм изменчивости……………...15
Комбинативная изменчивость в селекции………………………16-17
Эволюционное значение………………………………………….17-18
Заключение……………………………………………………………19
Список используемой литературы………………………………….20

Термины и определения.

Изменчивость – это способность организмов приобретать отличия от других особей своего вида.

Комбинативная изменчивость- возникает при перекомбинации (перемешивании) генов отца и матери.

Рекон- элементарная (наименьшая) единица различных рекомбинаций наследственного материала, вызывающая образование новых генных сочетаний.

Трансформация-процесс поглощения клеткой организма свободной молекулы ДНК из среды и встраивания её в геном, то приводит к появлению у такой клетки новых для неё наследуемых признаков, характерных для организма-донора ДНК.

Трансдукция-процесс переноса бактериальной ДНК из одной клетки в другую бактериофагом.

Инбридинг – скрещивание близкородственных форм в пределах одной популяции организмов.

Аутбридинг-один из методов разведения, представляющая собой, в отличие от инбридинга, непосредственное скрещивание.

Краткая информация.

Генетика изучает не только наследственность, но и изменчивость организмов. Изменчивостью называют способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Благодаря изменчивости, организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания.

Комбинативная изменчивость - это процесс формирования рекомбинации. Другими словами, комбинации генов, отсутствующие у родителей.

Мутационная изменчивость- это изменчивость возникающая при действии на организм мутагенов , в результате возникают мутации.

Введение

Изменчивость – это одно из удивительных свойств живых организмов. Явление изменчивости известно уже давно, как человек стал заниматься выведением культурных сортов растений и пород домашних животных. В результате изменчивости в процессе эволюции возникают разные формы организмов, которые могут сосуществовать в одном и том же пространстве за счет разнообразия потребностей. Так возрастает "сумма жизни", что доказал ещё английский натуралист и путешественник Чарлз Роберт Дарвин.

Дарвин различал два главных типа изменчивости - определённую и неопределённую. Определённая изменчивость, впоследствии получила название модификационной изменчивости, а неопределённая, в современных терминах является наследственной, или генотипической, изменчивостью. Многообразные сочетания модификационной и генотипической изменчивостей дают огромный простор для действия главнейшего фактора эволюции - естественного отбора. В природе под влиянием отбора любой вид живых организмов может со временем измениться или дать начало новым видам, с иными признаками и свойствами.

Генотипическая изменчивость – изменения, произошедшие в структуре генотипа и передаваемые по наследству. К этому типу изменчивости относят комбинативную и мутационную изменчивости, которые ведут к увеличению внутривидового разнообразие в природе. Предполагалось, что именно изменчивости таких типов мутаций и сыграли немаловажную роль в мировой эволюции.

Изменчивость

Изменчивость — это возникновение индивидуальных различий. На основе изменчивости организмов появляется генетическое разнообразие форм, которые в результате действия естественного отбора преобразуются в новые подвиды и виды.

Изменчивость может быть вызвана воздействиями факторов окружающей среды, не затрагивающих изменение генотипа. Изменчивость, вызванная изменениями в генотипе, сопровождается появлением новых признаков и качеств, наследуемых организмом. Это особенно часто наблюдается у особей, появившихся в результате скрещивания.

Изменчивость — противоположное наследственности, но то и другое (наследственность и изменчивость) неразрывно связаны между собой. Они обеспечивают преемственность наследственных свойств и возможность приспособиться к изменяющимся новым условиям среды, обусловливая поступательное развитие жизни.

Наследственность и изменчивость присущи всем организмам. Генетика, изучая закономерности наследственности и изменчивости, выявляет методы

управления этими процессами.

Различают два вида изменчивости: фенотипическую (модификационная) и генотипическую.

Фенотипическая изменчивость – это изменение организмов под действием факторов среды и эти изменения не наследуются. Эта изменчивость не затрагивает гены организма, наследственный материал не изменяется.

Модификационная изменчивость признака может быть очень велика, но она всегда контролируется генотипом организма.

Границы фенотипической изменчивости, контролируемые генотипом организма, называют нормой реакции. Широкая норма реакции приводит к повышению выживаемости. Интенсивность модификационной изменчивости можно регулировать. То есть модификационная изменчивость направлена.

К статистическим закономерностям модификационной изменчивости относятся вариационный ряд изменчивости признака и вариационная кривая.

Вариационный ряд представляет ряд вариантов, (есть значений признака) расположенных в порядке убывания или возрастания (например: если собрать листья с одного и того же дерева и расположить их по мере увеличения длины листовой пластинки, то получается вариационный ряд изменчивости данного признака).

Вариационная кривая – это графическое изображение зависимости между размахом изменчивости признака и частотой встречаемости отдельных вариант данного признака. Наиболее типичный показатель признака – это его средняя величина, то есть среднее арифметическое вариационного ряда.

Различают следующие виды фенотипической изменчивости: модификации, морфозы и фенокопии.

Модификации – это ненаследственные изменения генотипа, которые возникают под действием фактора среды, носят адаптивный характер и чаще всего обратимы (например: увеличение эритроцитов в крови при недостатке кислорода).

Морфозы – это ненаследственные изменения фенотипа, которые возникают под действием экстремальных факторов среды, не носят адаптивный характер и необратимы (например: ожоги, шрамы).

Фенокопии – это ненаследственное изменение генотипа, которое напоминает наследственные заболевания (увеличение щитовидной железы на территории, где в воде или земле не хватает йода).

Генотипическая изменчивость - при генотипической изменчивости происходит изменение наследственного материала и, обычно, эти изменения наследуются. Это основа разнообразия живых организмов.

Различают два вида генотипической изменчивости:

1)Мутационная

2)Комбинативная.

Комбинативная изменчивость основывается на возникновении новых комбинаций генов родителей. При комбинативной изменчивости в результате слияния родительских гамет возникают новые комбинации генов, однако сами гены и хромосомы остаются неизменными (пример: каждый новый организм является новый комбинацией генов родителей).

Мутационная изменчивость в основе этой изменчивости лежит изменение структуры гена, хромосомы или изменения числа хромосом.

Мутация – это спонтанное изменение генетического материала. Мутации возникают под действием мутагенных факторов:

А) физических (радиация, температура, электромагнитное излучение);

Б) химических (вещества, которые вызывают отравление организма: алкоголь, никотин, колхицин, формалин);

В) биологических (вирусы, бактерии).

Различают несколько классификаций мутаций:

Классификация 1.

Мутации бывают полезные, вредные и нейтральные. Полезные мутации: мутации, которые приводят к повышенной устойчивости организма (устойчивость тараканов к ядохимикатам). Вредные мутации: глухота, дальтонизм. Нейтральные мутации: мутации никак не отражаются на жизнеспособности организма (цвет глаз, группа крови).

Классификация 2.

Мутации бывают соматические и генеративные. Соматические (чаще всего они не наследуются) возникают в соматических клетках и затрагивают лишь часть тела. Они будут наследоваться следующим поколениям при вегетативном размножении. Генеративные (они наследуются, т.к. происходят в половых клетках): эти мутации происходят в половых клетках. Генеративные мутации делятся на ядерные и внеядерные (или митохондриальные).

Классификация 3.

По характеру изменений в генотипе мутации подразделяются:

Генные
Хромосомные
геномные.

Мутации имеют ряд свойств:

1. Возникают внезапно, и мутировать может любая часть организма, т.е. они не направлены.

2. Чаще бывают рецессивными, реже – доминантными.

3. Могут быть вредными, полезными, нейтральными.

4. Передаются из поколения в поколение.

5. Вызываются внешними и внутренними факторами.

6. Представляют собой стойкие изменения наследственного материала.

7. Это качественные изменения, которые, как правило, не образуют непрерывного ряда вокруг средней величины признака.

8. Могут повторяться.

9. Мутации являются и элементарным эволюционным материалом и не направляющим элементарным эволюционным фактором.

10. Мутационный процесс – источник резерва наследственной изменчивости популяций.

Сходство между комбинативной и мутационной изменчивостью заключается в том, что в обоих случаях потомство получает набор генов каждого из родителей.

Мутационная изменчивость является одним из главных факторов эволюционного процесса. В результате мутаций могут возникать полезные признаки, которые под действием естественного отбора дадут начало новым видам и подвидам.

Комбинативная изменчивость.

Комбинативная изменчивость - изменчивость, возникающая в результате закономерной перекомбинации аллелей в генотипах потомков , вследствие полового размножения.

Комбинативная изменчивость приводит к получению бесконечно большого количества новых , уникальных сочетаний (комбинаций) родительских генов в гибридных генотипах организмов, образующихся в результате полового процесса ( исключение составляют однояйцевые близнецы ).Комбинативная изменчивость объясняет, почему у детей обнаруживаются новые сочетания признаков родственников по материнской и отцовской линиям, причём в таких конкретных вариантах, которые не были свойственны ни отцу, ни матери, ни дедушке, ни бабушке и т.д.

Благодаря комбинативной изменчивости создаётся разнообразие генотипов в потомстве, что имеет большое значение для эволюционного процесса в связи с тем, что:

1) увеличивается разнообразие материала для эволюционного процесса без снижения жизнеспособности особей;

2) расширяются возможности приспособления организмов к изменяющимся условиям среды, тем самым обеспечивается выживание группы организмов (популяции, вида) в целом.

Источники комбинативной изменчивости.

1) Кроссинговер при мейозе (гомологичные хромосомы тесно сближаются и меняются участками). Кроссинговер происходит в начале мейоза, когда гомологичные хромосомы выстраиваются друг против друга. При этом участки гомологичных хромосом перекрещиваются, отрываются, а затем вновь присоединяются, но уже к другой хромосоме. В конечном итоге образуются четыре хромосомы с разными комбинациями генов. Хромосомы, называемые «рекомбинантными», несут новые комбинации генов (Ab и аВ), отсутствовавшие в исходных хромосомах (АВ и ab)

2) Независимое расхождение хромосом при мейозе (каждая пара гомологичных хромосом расходится независимо от других пар).

3) Случайное слияние гамет при оплодотворении.

Комбинативная изменчивость является важнейшим источником всего колоссального наследственного разнообразия, характерного для живых организмов. Однако перечисленные источники изменчивости не порождают существенных для выживания стабильных изменений в генотипе, которые необходимы, согласно эволюционной теории, для возникновения новых видов. Такие изменения возникают в результате мутаций.

Все три источника комбинативной изменчивости действуют независимо и одновременно
Сами гены , структура и число хромосом при этом не изменяются , возникают только новые сочетания генов что приводит к появлению организмов с другими генотипами и фенотипами
У микроорганизмов, размножающихся бесполым путём , появились особые механизмы , приводящие к появлению комбинативной изменчивости - трансформация и трансдукция
Явление комбинативной изменчивости объясняет , почему в детях и внуках сочетаются признаки родственников по отцовской и материнской линии
Примерами комбинативной изменчивости являются все организмы , образующиеся в результате полового процесса

Значение комбинативной изменчивости

Большинство организмов размножаются при посредстве гамет, разноименных по полу и индивидуальности. Так, например, хотя среди растений есть много самоопылителей, но, как оказывается, только немногие являются облигатно (обязательно) самоопыляющимися формами.

У всех остальных самоопылителей почти всегда наблюдается факультативное (временное) перекрестное опыление. Поэтому можно утверждать, что в растительном мире в целом господствует перекрестное опыление. У животных соответственно также господствует не самооплодотворение, а размножение при участи двух полов. Таким образом, фактически при господстве скрещивания неизбежно образование генетических комбинаций. Уже отсюда становится ясной огромная роль комбинаций и комбинативной изменчивости. Еще Ч. Дарвином был установлен факт благотворного воздействия скрещивания на жизнеспособность потомства. Одна из причин этого явления состоит в том, что мутации, как правило, вливаются в популяцию вида в комбинации с их аллеломорфными и другими наследственными качествами. Поэтому сплошь и рядом наблюдается, что относительно вредный эффект мутаций при таком комбинировании их с другими качествами снижается или нейтрализуется. Комбинирование делает потомство более многообразным как генетически, так и фенотипически. И далее, комбинирование стимулирует новые проявления наследственной изменчивости (комбинативной). Сюда относятся и мутации, возникшие на той же почве комбинирования. Основное значение имеет тот факт, что при комбинировании снижается и даже нейтрализуется относительно вредный эффект мутаций.

Итак, значение комбинативной изменчивости таково:

1) стимулирует возникновение новых наследственных изменений;

2) повышает генетическое и фенотипическое многообразие потомства;

3) повышает жизнеспособность потомства

4) нейтрализует вредное влияние мутаций.

По всем этим причинам комбинации с включенными в них через скрещивание мутациями становятся у двуполых, перекрестно размножающихся форм непосредственным материалом для эволюции. Однако комбинации, так же как и мутации, сами по себе не могут обеспечить эволюционного процесса. Ведь комбинации возникают в природе относительно свободно, в большом количестве. При этом возникают самые различные комбинации, вовсе не обязательно «удачные», в том числе не обязательно жизнеспособные. Напротив, возникают и вредные комбинации, ведущие организм к гибели. В чем же положительная роль комбинаций? Основное значение комбинаций заключается в том, что под влиянием комбинирования при скрещивании комбинативные формы становятся многообразными, биологически неравными. Эта биологически неравная масса индивидуумов данного вида становится тем фактически не исчерпываемым материалом, за счет которого и развертывается внутривидовой эволюционный процесс.

Механизмы возникновения комбинативной изменчивости:

1) независимое расхождение хромосом в анафазу І мейоза.

2) Кроссинговер

3) Случайное слияние гамет

4) Случайный подбор родительских пар

Комбинативная изменчивость наследуется согласно правилам Менделя. На проявление признаков при комбинативной изменчивости оказывают влияние взаимодействие генов из одной и разных аллельных пар, множественные аллели, плейотропное действие генов, сцепление генов, пенетрантность, экспрессивность гена и т.д. Благодаря комбинативной изменчивости обеспечивается большое разнообразие наследственных признаков у человека. На проявление комбинативной изменчивости у человека оказывает влияние система скрещивания или система браков: инбридинг и аутбридинг.

Сравнительная характеристика форм изменчивости

Формы изменчивости	Причины появления	Значения	Примеры
Ненаследственная Модификационная(фенотипическая)	Изменение условий среды в результате чего организм изменяется в пределах нормы реакции заданный генотипом	Адаптация-приспособление к данным условиям среды, выживание, сохранение потомства	Белокочанная капуста в условиях жаркого климата не образует кочана. Породы лошадей и коров завезенных в горы, становятся низкорослыми
Наследственная	Мутационная	Влияние внешних и внутренних мутагенных факторов, в результате чего происходит изменение в генах и хромосомах	Появление полиплоидных форм в популяции растений или у некоторых животных приводит к их репродуктивной изоляции и образованию новых видов, родов- микроэволюции
	Комбинативная	Возникает стихийно в рамках популяции при скрещивании, когда у потомков появляются новые комбинации генов	Появление розовых цветков при скрещивании белоцветковой и красноцветковой примул.
	Генотипическая	Возникает в результате свойства генов влиять на формирование не одного, а двух и более признаков	Длинноногие животные имеют длинную шею. У столовых сортов свеклы согласованно изменяется окраска корнеплода, черешков и жилок листа

Комбинативная изменчивость в селекции.

Комбинативная изменчивость используется в селекции с целью получения более ценного в хозяйственном отношении сочетания наследственных признаков. В частности применяется явление гетерозиса, повышения жизнеспособности, интенсивности роста и других показателей при гибридизации между представителями различных подвидов или сортов. Ярко выражено оно, например, у кукурузы, обусловливая значительный экономический эффект. Противоположный эффект даёт явление инбридинга или близкородственного скрещивания - скрещивания организмов, имеющих общих предков. Общность происхождения скрещиваемых организмов увеличивает у них вероятность наличия одних и тех же аллелей любых генов, а следовательно - вероятность появления гомозиготных организмов. Наибольшая степень инбридинга достигается при самоопылении у растений и самооплодотворении у животных. Гомозиготность увеличивает возможность проявления рецессивных аллельных генов, мутагенные изменения которых приводят к появлению организмов с наследственными аномалиями.

Результаты изучения явления комбинативной изменчивости используются в медико-генетическом консультировании, особенно на его втором и третьем этапах: прогноз потомства, формирование заключения и объяснение смысла генетического риска. В консультировании будущих супружеских пар используется установление вероятности наличия у каждого из двух индивидуумов аллелей, полученных от общего предка и идентичных по происхождению. Для этого используют коэффициент родства, выражаемый в долях единицы. У монозиготных близнецов он равен 1, у родителей и детей, братьев и сестёр - 1/2, у деда и внука, дяди и племянника - 1/4, у двоюродных сибсов (братьев и сестёр) - 1/8, у троюродных сибсов - 1/32 и т.д.

Примеры:

У цветка ночная красавица есть ген красного цвета лепестков А, и ген белого цвета а. Организм Аа имеет розовый цвет лепестков. Таким образом, у ночной красавицы нет гена розового цвета, розовый цвет возникает при сочетании (комбинации) красного и белого гена.

У человека есть наследственное заболевание серповидноклеточная анемия. АА – норма, аа – смерть, Аа – СКА. При СКА человек не может переносить повышенных физических нагрузок, при этом он не болеет малярией, т.е. возбудитель малярии малярийный плазмодий не может питаться неправильным гемоглобином. Такой признак полезен в экваториальном поясе; для него нет гена, он возникает при сочетании генов А и а.

Эволюционное значение комбинативной изменчивости.

Для модификаций характерна не наследственность, а самая тесная зависимость от воздействий окружающего мира. В отличие от модификаций, своего рода фенотипического ответа организмов на внешние условия, обе другие категории изменчивости - мутации и комбинации - являются генотипическими, наследственными изменениями. Мутации всегда связаны с изменениями в хромосомах и возникают без участия скрещивания; при их возникновении могут играть известную роль и достаточно сильные внешние раздражители. Комбинации основаны на перегруппировках хромосом, которые всегда возникают в результате скрещивания; внешние агенты обычно не играют при этом уже никакой роли.

Данные, накопленные в экспериментальной генетике, дают возможность понять процесс формирования новых разновидностей, видов и родов. На периферии ареала распространение исходной популяции или в своеобразных экологических нишах внутри этого ареала происходит накопление особей, обладающих рядом мутаций, которые имеют приспособительное значение в этих условиях. С течением времени количество таких мутаций увеличивается, что ведет к появлению новых разновидностей и географических рас. При дальнейшей независимой эволюции таких разновидностей еще больше накапливаются различные рецессивные и доминантные мутации, и генетический материал перераспределяется в пределах одной хромосомы и между разными хромосомами в результате спонтанных перестроек. Все это приводит к превращению таких разновидностей в новые виды; при их скрещивании получаются гибриды с неправильным сцеплением хромосом и сравнительно высокой стерильностью. Дальнейшая независимая эволюция таких видов дает новое увеличение различий в составе генов и в строении хромосом и превращает их в далекие виды и различные роды.

Заключение.

В ходе данного реферата мы ознакомились с понятием изменчивости и ее видами и подробно разобрали комбинативную изменчивость. Мы узнали, что комбинативная изменчивость:

Является важнейшим источником всего колоссального наследственного разнообразия, характерного для живых организмов.
Комбинативная изменчивость используется в селекции с целью получения более ценного в хозяйственном отношении сочетания наследственных признаков.
Благодаря комбинативной изменчивости создаётся разнообразие генотипов в потомстве, что имеет большое значение для эволюционного процесса.
Основное значение комбинаций заключается в том, что под влиянием комбинирования при скрещивании комбинативные формы становятся многообразными, биологически неравными, за счет которого и развертывается внутривидовой эволюционный процесс.

Список используемых источников

Гусев М.В, Л.А. Минеева Микробиология: Учебник для студ. биол. специальностей вузов.4-е издание 2003.
http://biofile.ru/bio/6801.html
Биология. М.: Мир, 1974.
Петров Д. Ф. Генетика с основами селекции. М.: Высшая школа, 1971.
http://www.avifarm.ru/page.php?al=modifizm
http://www.bio-faq.ru/zubr/zubr012.html
http://bannikov.narod.ru/selekc.html
http://studopedia.net/7_35681_genotipicheskaya-izmenchivost-znachenie-kombinativnoy-izmenchivosti-v-obespechenii-geneticheskogo-polimorfizma-chelovechestva.html
Медников Б. М. Закон гомологической изменчивости. М.: Знание, 1980.
Изменчивость и отбор. Минск: Наука и техника, 1980.
Корчагина В.А. «Учебник по биологии 8 класс», Москва 2007, изд. «Дрофа».
Дарвин Ч.Р. «Происхождение видов путем естественного подбора», Москва 2007, изд. «Эксмо».
Вилли К.М «Биология», Москва 2009, изд. «Дрофа».
Асонов Н.Р. Микробиология- 4-е изд., 2002
Никитина Е. В. Микробиология

Механизмы и биологическое значение комбинативной изменчивости 📙 Реферат → 🆔 151487