Министерство  образования и науки Российской Федерации

     Федеральное агентство по образованию

     Южно-Уральский  государственный университет

     Кафедра физической химии 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Реферат 

     Тема: «Современное представление о наследственности и изменчивости» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент

факультета  Коммерции

группы  Ком-165

Вязникова А.Д.

     Проверил: Штин С.В.  
 
 

     Челябинск 2009

 

      Содержание

 

      Введение

     Испокон веков человек стремился узнать, почему от живых организмов рождаются им подобные? И при этом не отмечается абсолютной схожести родителей и потомства ни в физических признаках , ни в характере.

     Теперь  очевидно , что схожесть родителей  и потомков организмов одного вида определяется наследственностью, а  их отличительные особенности - изменчивостью. Два свойства – наследственность и изменчивость - характерны не  только для человека, но и для всего живого на Земле.

     Наследственная  информация человека передается от поколения  к поколению. Все биологические  особенности, послужившие основой  для появления человека, обладающего сознанием, закодированы в наследственных структурах, и их передача поколениям является обязательным условием для существования на Земле человека как разумного существа.

 

      Формы изменчивости, основные понятия  и термины

     Из  матричного принципа строения и работы генетического кода с неизбежностью следуют фундаментальные явления живой природы - наследственность (передача основных генетических структур от поколения к поколению) и изменчивость (разнородность, разнокачественность, наличие различий между особями). Наследственность определяется самим принципом передачи на-следственного кода посредством процесса, сходного с получением оттисков, копий с одной и той же печати (матрицы). Изменчивость определяется, во-первых, не абсолютной стабильностью молекул, образующих цепочку генов (в результате разного рода причин в этих молекулах время от времени происходят изменения - мутации, ведущие к изменению кода наследственности), и, во-вторых, влиянием внешних условий, определяющих конкретное проявление того или иного генетического зачатка в данных конкретных условиях. Можно сказать поэтому, что природа наблюдаемой изменчивости всегда двойственна, противоречива. Эта двойственность долгое время ставила исследователей в тупик, была причиной многих дискуссий в биологии и теории эволюции, начиная с работ Ж. Ламарка и Ч. Дарвина. Ч. Дарвин различал несколько форм изменчивости. В процессе дальнейших исследований, подтвердивших дарвиновские представления, была выработана новая терминология, которая должна быть, сопоставлена с дарвиновской : 

 

     С новой терминологией тесно связаны некоторые понятия, которые значительно облегчают понимание процессов изменчивости и наследственности:

     1) Генотип и фенотип. 

     Фенотип - это вся совокупность признаков и свойств любого индивидуума - является результатом взаимодействия между генотипом и средой. Под генотипом понимают взаимно связанную систему единиц наследственности (генов), наследственную программу развития.

     Как правило, различные генотипы обусловливают  развитие различных фенотипов. Изменение генотипа влечет за собой и изменение фенотипа.

     2) Фенотипическая изменчивость.

     В результате простых наблюдений не всегда можно сказать, какой характер изменчивость носит, т.е. определяется ли она изменениями генотипа (наследственно обусловленная изменчивость, или мутация) или она ненаследственна (модификация). Изменения проявляются в конкретных морфофизиологических, видимых или фенотипических изменениях: цвета, запаха, вкуса, формы, пропорций, размера, числа частей и т. д. Следовательно, в условиях простого наблюдения можно говорить лишь в самой общей форме о фенотипической изменчивости. И только эксперимент (в частности, скрещивание) может показать, какова доля наследственной (генотипической) и ненаследственной, определяемой влиянием конкретных факторов в развитии данной особи (паратипической) изменчивости в общей фенотипической изменчивости.

     Любой наблюдаемый признак есть видимый результат реализации наследственной программы развития в данных условиях. Поэтому признаки сами по себе, строго говоря, ненаследственны. Признаки зависимы, с одной стороны, от генетических особенностей организма, а с другой - от условий жизни. Это доказано совершенно твердо на огромном количестве фактов.

     Например, известно, что породные признаки культурных животных проявляются только в условиях соответственного кормления и общего благоприятствующего содержания. При плохом кормлении и содержании не проявятся и типичные наружные признаки породы, ее экстерьер.

     Весь  спектр возможных изменений данного генотипа при разных условиях развития получил название нормы реакции. Таким образом, можно сказать, что наследуется не признак, а норма реакции генотипа.

     Ненаследственные (паратипические модификационные) фенотипические изменения есть реакция конкретного  генотипа на разные условия среды. В  разных условиях среды один и тот же генотип будет выражен различными фенотипами.

 

      Наследственные  изменения - мутации

     Мутации - это наследственные изменения генотипа. Это изменение нормы реагирования выражается обычно в появлении новых признаков и свойств в изменении нормы реагирования на условия среды. По своей природе мутации могут быть весьма различны, хотя во всех случаях являются дискретными изменениями общего кода наследственной информации. Различают:

• генные мутации - единицами изменения являются гены или локусы в хромосомах;
• хромосомные мутации - единицами изменения являются структурные перестройки отдельных хромосом (инверсии, дупликации, делеции, транслокации);
• геномные мутации - единицами изменения является число хромосом;
• внеядерные мутации - касаются изменения некоторых константных и более или менее автономных внеядерных структур клетки (митохондрий, пластид и т. п.).

     Эволюционная  характеристика мутаций

     Важнейшими  с эволюционной точки зрения характеристиками мутаций являются частота возникновения  и встречаемость их в природных популяциях, а также влияние мутаций на те или иные признаки организма.

     Частота возникновения отдельных спонтанных мутаций выражается в числе гамет одного поколения, содержащих определенную мутацию по отношению к общему числу гамет. Эти частоты, точно определенные для довольно значительного числа растений, животных и микроорганизмов, оказываются весьма близкими по величине и составляют 10^-5-10^-7 (т. е. 1 из 100000-10000000 несет вновь возникшую мутацию в определенном локусе). Частота мутаций неодинакова для разных генов, у отдельных лабильных генов растений она достигает 10^-2. Общая частота мутаций, которая складывается из частот мутаций отдельных генов, также оказывается близкой у разных организмов: от нескольких процентов (одноклеточные водоросли, низшие грибы, бактерии) до 25% (дрозофила) всех гамет одного поколения несут ту или иную мутацию.

     При воздействии облучением, определенными  химическими веществами, температурой частота мутаций резко повышается и может достигать очень значительных величин. На частоту возникновения мутаций оказывает влияние физиологическое состояние организма.

     Спектр  мутантных признаков, или признаков, затрагиваемых мутациями, оказывается  очень широким. Нет признаков  и свойств, которые в той или  иной степени не затрагивались бы мутациями. Наследственной изменчивости подвержены все морфологические, физиологические, биохимические, этологические признаки и свойства. Эти вариации выражаются как в качественных различиях, так и количественно, т.е. по средним значениям варьирующих признаков. Мутации мо-гут происходить как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения выраженности определенного признака или свойства. Мутации бывают или очень резко выражены (вплоть до летальности), или представлены в виде незначительных отклонений от исходной формы (так называемые «малые» мутации). В качестве примера «большой» мутации на рис.2 изображена дрозофила с мутацией tetraptera; эта мутация привела к возникновению признака, характерного для другого отряда (четыре крыла вместо обычных для мух двух крыльцев). Во многих работах показано, что мутации затрагивают такие существенные биологические признаки, как общая жизнеспособность, способность к скрещиванию, плодовитость и скорость роста и т.п. То обстоятельство, что мутации могут затрагивать все без исключения признаки и свойства организмов, является их важнейшим эволюционным свойством: эти наследственные изменения и являются материалом для эволюции.

     Другим  важнейшим эволюционным свойством мутаций является их встречаемость в природных популяциях. Практически нет двух популяций, которые имели бы совершенно одинаковые частоты встречаемости и спектры мутантных признаков. При этом близко расположенные, соседние популяции могли отличаться друг от друга столь же значительно, как и далеко расположенные популяции.

     Характерные особенности мутаций, высокая и постоянная частота возникновения, затрагивание мутациями любых, в том числе и биологически важных, признаков, насыщенность природных популяций мутациями свидетельствуют о том, что мутации как элементарные единицы наследственной изменчивости могут рассматриваться в качестве элементарного эволюционного материала. Лучшим доказательством этого вывода служит обнаружение в природе генетических различий по отдельным мутациям между расами, подвидами и близкими видами.

     Генетические  различия между близкими группами

     Существование генетических (основанных на немногих мутациях) различий по отдельным признакам между близкими популяциями в природе является убедительным доказательством того, что именно мутации являются элементарным материалом.

     По  изучению генетического состава  природных популяций проведено  довольно много работ на разных группах  растений (львиный зев, фиалки, пикульник и др.), беспозвоночных (дрозофилы, непарный шелкопряд, божьи коровки и др.) и позвоночных (мышевидных хомячков, домовых мышей, крыс, полевок и др.). Во всех без исключения случаях, когда удавалось провести достаточно точный генетический анализ признаков, по которым различаются сравниваемые популяции, подвиды или близкие виды, было найдено расщепление изученных наследственных признаков.

     Во  всех случаях таксоны отличались друг от друга лишь комбинациями генных, хромосомных или геномных мутаций. Это дает основание полагать, что  именно мутации как элементарные на-следственные изменения действительно являются элементарным эволюционным материалом.

 

      Ненаследственные  изменения - модификации

     В широком смысле слова под модификациями  следует понимать ненаследственные изменения, возникшие под влиянием факторов абиотической и биотической среды в пределах реализации одной нормы реакции. К первым принадлежат температура, влажность, свет, химические свойства воды и почвы, механически действующие факторы (давление, ветер и т. д.); ко вторым - пища, а также прямое и косвенное воздействие других организмов. Все эти факторы вызывают ненаследственные фенотипические изменения более или менее глубокого характера

     В естественной обстановке на организм влияют, разумеется, не отдельные факторы, а их совокупность. Однако некоторые  факторы среды имеют ведущее  значение. Так, можно утверждать, что главнейшее модифицирующее значение имеют температура, влажность и свет, а для водных организмов - солевой состав воды. Конечно, не надо забывать, что соответственное значение факторов среды определяется генотипическими свойствами конкретного организма, его нормой реакций.

     Температура определяет очень многообразные изменения. Так, под влиянием различной температуры цветки китайской примулы приобретают различную окраску. При 30-35°С развиваются белые цветки, а при 15-20°С - красные цветки.