Наследственная изменчивость – биология

Самая удобная и увлекательная подготовка к ЕГЭ

Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки. Это приводит к разнообразию свойств и признаков у особей различной степени родства.

Изменения фенотипа могут быть связаны либо с влиянием среды на экспрессию генов, либо с изменениями самого генетического материала.

В зависимости от этого различают ненаследственную (модификационную) изменчивость и наследственную (генетическую) изменчивость.

Ненаследственная (модификационная) изменчивость

Ненаследственная изменчивость

  • затрагивает только фенотип (генотип не изменяется);
  • не передаётся по наследству;
  • носит приспособительный характер к условиям среды.

В основе модификационной изменчивости лежит то обстоятельство, что наследуется не сам признак, а лишь способность к его развитию. В зависимости от условий среды признак может проявляться в различной степени.

Границы варьирования (изменчивости) признака называют нормой реакции. Норма реакции зависит от генов, а условия среды определяют, какой вариант в пределах этой нормы реакции реализуется в данном случае.

Нормы реакции различных признаков неодинаковы. Как правило, качественные признаки обладают узкой нормой реакции (например, группа крови), количественные — широкой (например, рост и масса тела).

Дать объективную оценку изменчивому признаку можно, только проанализировав большое количество особей. Для оценки признака строят вариационную кривую и находят среднюю величину признака. Значения величины признака образуют непрерывный ряд вокруг средней величины.

Наиболее часто встречаются особи со средними значениями развития признака, и чем больше признак отклоняется от среднего значения, тем меньше особей им обладают. Как было отмечено, генотип — это не механический набор генов, то есть если есть ген, то обязательно должен развиться признак.

От взаимодействия генов в генотипе и влияния окружающей среды зависят степень выраженности и частота проявления отдельных генов в фенотипе.

Экспрессивность — степень проявления варьирующего признака. Экспрессивность характеризует степень отклонения признака от его средней величины.

Пенетрантность — степень пробиваемости генов в признак.

Измеряется в процентном отношении числа особей, несущих данный признак, к числу особей, несущих ген, потенциально способный реализоваться в признак. Пенетрантность какого-либо гена может быть полной (100%), если данный признак отмечен у всех особей, и неполной, если он проявляется только у части популяции.

Наследственная (генотипическая) изменчивость

Наследственная изменчивость

  • затрагивает генотип;
  • передаётся по наследству;
  • носит случайный характер.

Наследственная изменчивость бывает комбинативной и мутационной.
Комбинативная изменчивость возникает в результате образования у потомков новых комбинаций уже существующих генов в процессе полового размножения.
Источниками комбинативной изменчивости являются

  1. независимое расхождение гомологичных хромосом в первомейотическом делении и их случайное сочетание при оплодотворении;
  2. рекомбинация генов в результате кроссинговера.

Таким образом, в процессе комбинативной изменчивости молекулярная структура генов не изменяется, однако новые сочетания аллелей в генотипах приводят к появлению организмов с новыми фенотипами.
Мутационная изменчивость возникает в результате мутаций. Мутации — качественные или количественные изменения ДНК организмов, приводящие к изменениям их генотипа.

Мутации характеризуются следующими свойствами:

  • это внезапные скачкообразные изменения в наследственности;
  • это стойкие изменения наследственного материала (передаются по наследству);
  • это качественные (дискретные) изменения (не образуют непрерывного ряда вокруг средней величины);
  • это ненаправленные изменения (носят случайный характер);
  • могут быть полезными (очень редко), вредными (большинство мутаций) и нейтральными (безразличными для данных условий существования организма);
  • могут повторяться (сходные мутации могут возникать неоднократно).

Существует несколько принципов классификации мутаций:

  • по изменению генотипа: а) генные; б) хромосомные; в) геномные;
  • по изменению фенотипа: а) морфологические; б) биохимические; в) физиологические; г) летальные и др.;
  • по отношению к генеративному пути: а) соматические; б) генеративные;
  • по проявлению мутации в гетерозиготе: а) доминантные; б) рецессивные;
  • по локализации в клетке: а) ядерные, б) цитоплазматические;
  • по причинам возникновения: а) спонтанные, б) индуцированные.

Генеративные мутации — мутации половых клеток (передаются при половом размножении). Соматические мутации — мутации соматических клеток (передаются при вегетативном размножении).
Генные (точковые) мутации связаны с изменением нуклеотидной последовательности ДНК одного гена.

Существуют два механизма генных мутаций: замена одного нуклеотида на другой и выпадение или вставка одного из них. В результате происходит изменение в транскрипции РНК и синтезе белков, что обусловливает появление новых или изменённых признаков.

Вставка и выпадение нуклеотидов приводят к более значительным последствиям, чем их замена, так как происходит сдвиг триплетов и изменяется не одна аминокислота, а вся дальнейшая последовательность аминокислот.

Хромосомные мутации связаны с перемещением участков хромосом. В изменении структуры хромосом могут быть задействованы участки одной хромосомы или разных, негомологичных, хромосом. Различают разные виды хромосомных мутаций:

Механизм хромосомных мутаций заключается в образовании при воздействии мутагенов разрывов хромосом с возможной утратой некоторых фрагментов и воссоединении частей хромосомы в ином порядке по сравнению с исходной хромосомой.
Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом.

Различают полиплоидию и гетероплоидию. Полиплоидия — увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору (3n — триплоидия, 4n — тетраплоидия и т. д.).

Причины полиплоидии могут быть различны: образование в процессе мейоза гамет с нередуцированным числом хромосом; слияние соматических клеток или их ядер; удвоение хромосом без последующего деления клеток. Полиплоидия часто встречается у растений и редко у животных.

Гетероплоидия — изменение числа хромосом, не кратное гаплоидному набору (2n-1 — моносомия; 2n+1 — трисомия; полисомия и др. по отдельным хромосомам).

Причина гетероплоидии — нерасхождение отдельных гомологичных хромосом при гаметогенезе, в результате чего появляются гаметы, в которых некоторые хромосомы либо отсутствуют, либо представлены в двойном количестве. Изменение числа хромосом часто вызывает нарушение развития и даже летальность. Например, болезнь Дауна обусловлена наличием трёх хромосом 21 пары.

Мутагенные факторы

Мутагенные факторы можно разделить на две группы. С одной стороны, мутации могут происходить самопроизвольно вследствие ошибок в ходе репликации, репарации и рекомбинации ДНК. С другой стороны, они могут быть вызваны внешними причинами — мутагенами.

Мутагены — факторы внешней (окружающей) среды, вызывающие мутацию. Их делят на физические (ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи, повышенная или пониженная температура), химические (бензопирен, азотистая кислота), биологические (некоторые вирусы).

В настоящее время в результате производственной деятельности человека усиливается загрязнение окружающей среды мутагенами. В результате растёт число мутаций как среди людей, так и среди других живых организмов.

Подавляющее большинство мутаций носит вредный характер, то есть увеличивает заболеваемость и смертность.

Зачастую мутагены одновременно являются и канцерогенами — факторами, вызывающими развитие злокачественных опухолей.

Источник: https://examer.ru/ege_po_biologii/teoriya/zakonomernosti_izmenchivosti

Наследственная и ненаследственная изменчивость

Изменчивость есть процесс, отражающий взаимосвязь организма со средой.

С генетической точки зрения изменчивость представляет собой результат реакции генотипа в процессе индивидуального развития организма на условия внешней среды.

Изменчивость организмов является одним из главных факторов эволюции. Она служит источником для искусственного и естественного отборов.

Биологи различают наследственную и ненаследственную изменчивость. К наследственной изменчивости относят такие изменения признаков организма, которые определяются генотипом и сохраняются в ряду поколений.

К ненаследственной изменчивости, которую Дарвин назвал определенной, а теперь называют модификационной, или фенотипической, изменчивостью, относят изменения признаков организма; не сохраняющиеся при половом размножении.

Наследственная изменчивость представляет собой изменение генотипа, ненаследственная изменчивость — изменение фенотипа организма.

В течение индивидуальной жизни организма под влиянием факторов внешней среды у него могут возникать два типа изменений: в одном случае изменяется функционирование, действие генов в процессе формирования признаков, в другом — сам генотип.

Мы познакомились с наследственной изменчивостью, возникающей в результате комбинаций генов и их взаимодействия. Комбинация генов осуществляется на основе двух процессов: 1) независимого распределения хромосом в мейозе и их случайного сочетания при оплодотворении; 2) перекреста хромосом и рекомбинаций генов.

Наследственную изменчивость, обусловленную комбинацией и рекомбинацией генов, принято называть комбинативной изменчивостью. При данном типе изменчивости сами гены не изменяются, изменяются их сочетание и характер взаимодействия в системе генотипа.

Однако данный тип наследственной изменчивости следует рассматривать как вторичное явление, а первичным следует считать мутационное изменение гена.

Источником для естественного отбора являются наследственные изменения — как мутации генов, так и их рекомбинации.

Модификационная изменчивость играет ограниченную роль в органической эволюции. Так, если взять вегетативные побеги от одного и того же растения, например земляники, и выращивать их в различных условиях влажности, температуры, освещенности, на разных почвах, то несмотря на одинаковый генотип, они окажутся различными.

Действием разных экстремальных факторов у них можно вызвать еще большие различия. Однако семена, собранные с таких растений и высеянные в одинаковых условиях, дадут однотипное потомство, если не в первом, то в последующих поколениях.

Изменения признаков организма, вызванные действием факторов среды в онтогенезе, исчезают со смертью организма.

Вместе с тем способность к подобного рода изменениям, ограниченная пределами нормы реакции генотипа организма, имеет важное эволюционное—значение. Как показали А. П. Владимирский в 20-х годах, В. С. Кирпичников и И. И.

Шмальгаузен в 30-х годах, в том случае, когда модификационные изменения приспособительного значения возникают при постоянно действующих в ряду поколений факторах среды, которые способны вызывать мутации, определяющие такие же изменения, может создаться впечатление наследственного закрепления модификаций.

Читайте также:  Выводы к главе "человек и окружающая среда" - биология

Мутационные изменения обязательно связаны с реорганизацией воспроизводящихся структур половых и соматических клеток.

Коренное отличие мутаций от модификаций сводится к тому, что мутации могут точно воспроизводиться в длительном ряду клеточных поколений, независимо от условии среды, в которой осуществляется онтогенез.

Это объясняется тем, что возникновение мутаций связано с изменением уникальных структур клетки — хромосоме.

По вопросу о роли изменчивости в эволюции шла длительная дискуссия в биологии в связи с проблемой наследования так называемых благоприобретенных признаков, выдвинутой Ж. Ламарком в 1809 г., отчасти принятой Ч. Дарвиным и поддерживаемой еще до сих пор рядом биологов.

Но абсолютное большинство ученых саму постановку данной проблемы считало ненаучной. При этом необходимо сказать, что представление о том, будто наследственные изменения в организме возникают адекватно действию фактора среды, совершенно абсурдно.

Мутации происходят в самых различных направлениях; они не могут быть приспособительными для самого организма, поскольку возникают в единичных клетках

И их действие реализуется только в потомстве. Не фактор, вызвавший мутацию, а только отбор оценивает приспособительное знание мутации. Поскольку направление и темп эволюции определяются естественным отбором, а последний контролируется многими факторами внутренней и внешней среды, создается ложное представление об изначальной адекватной целесообразности наследственной изменчивости.

Отбор на основе единичных мутаций «конструирует» системы генотипов, отвечающих требованиям тех постоянно действующих условий, в которых существует вид.

Термин «мутация» впервые был предложен Г. де Фризом в его классическом труде «Мутационная теория» (1901 —1903гг.). Мутацией он назвал явление скачкообразного, прерывного изменения наследственного признака. Основные положения теории де Фриза до сих пор не утратили своего значения, и поэтому их следует здесь привести:

  1. мутация возникает внезапно, без всяких переходов;
  2. новые формы вполне константны, т. е. устойчивы;
  3. мутации в отличие от ненаследственных изменений (флуктуаций) не образуют непрерывных рядов, не группируются вокруг среднего типа (моды). Мутации являются качественными изменениями;
  4. мутации идут в разных направлениях, они могут быть как полезными, так и вредными;
  5. выявление мутаций зависит от количества особей, проанализированных для обнаружения мутаций;
  6. одни и те же мутации могут возникать повторно.

Однако Г. де Фриз допустил принципиальную ошибку, противопоставив теорию мутаций теории естественного отбора. Он неправильно считал, что мутации могут сразу давать новые виды, приспособленные к внешней среде, без участия отбора.

На самом деле мутации являются лишь источником наследственных изменений, служащих материалом для отбора. Как мы убедимся дальше, мутация гена оценивается отбором только в системе генотипа. Ошибка Г.

де Фриза связана, отчасти с тем, что изучавшиеся им мутации у энотеры (Oenothera Lamarciana) впоследствии оказались результатом расщепления сложного гибрида.

Но нельзя не восхищаться тем научным предвидением, которое сделал Г. де Фриз в отношении формулирования основных положений мутационной теории и ее значения для селекции. Еще в 1901 г. он писал: «…мутация, само мутирование должно стать объектом исследования.

И если нам когда-нибудь удастся выяснить законы мутирования, то не только наш взгляд на взаимное родство живущих ныне организмов станет гораздо глубже, но мы смеем также надеяться, что должна открыться возможность так же хорошо владеть мутабильностью, как селекционер господствует над изменяемостью, вариабильностью.

Конечно, к этому мы придем постепенно, овладевая отдельными мутациями, и это также принесет много пользы сельскохозяйственной и садовой практике. Многое, что кажется теперь недостижимым, окажется в нашей власти, если только нам удастся познать законы, на которых основывается мутирование видов.

Очевидно, здесь нас ждет необозримое поле настойчивой работы высокого значения как для науки, так и для практики. Это многообещающая область господства над мутациями». Как мы убедимся дальше, современное естествознание стоит на пороге познания механизма мутации генов.

Теория мутаций могла развиваться только после открытия законов Менделя и установленных в опытах школы Моргана закономерностей сцепления генов и их рекомбинации в результате кроссинговера. Только с момента установления наследственной дискретности хромосом, теория мутаций получила базу для научного исследования.

Хотя в настоящее время вопрос о природе гена выяснен не окончательно, тем не менее прочно установлен ряд общих закономерностей мутирования гена.

Мутации генов возникают у всех классов и типов животных, высших и низших растений, многоклеточных и одноклеточных организмов, у бактерий и вирусов. Мутационная изменчивость как процесс качественных скачкообразных изменений является всеобщей для всех органических форм.

Чисто условно мутационный процесс делят на спонтанный и индуцированный. В тех случаях, когда мутации возникают под влиянием обычных природных факторов внешней среды или в результате физиологических и биохимических изменений в самом организме, их относят к спонтанным мутациям.

Мутации, возникающие под влиянием специальных воздействий (ионизирующей радиации, химических веществ, экстремальных условий и т. д.), называют индуцированными.

Принципиальных различий между спонтанными и индуцированными мутациями нет, но изучение последних подводит биологов к овладению наследственной изменчивостью и разгадке тайны гена.

Источник: http://www.activestudy.info/nasledstvennaya-i-nenasledstvennaya-izmenchivost/

Наследственная изменчивость — виды, характеристика и примеры

1001student.ru > Биология > Наследственная изменчивость — виды, характеристика и примеры

Сохранение жизни на земле обеспечивает наследственная изменчивость. Наследственность отвечает за передачу признаков из поколения в поколение, изменчивость за появление новых признаков у вида.

Симбиоз двух этих свойств очень успешен и дает возможность новому развитию организмов, расширению возможностей и сферы обитания.

Наследственная или генотипическая изменчивость определяется генетическими различиями между особями или группами особей. Генотипическая изменчивость может быть комбинативной и мутационной.

Мутационная изменчивость

Форма генотипической изменчивости. Так называют изменение генотипа, способствующее появлению новых признаков у наследственного материала.

Виды мутаций и их характеристика

Мутации бывают доминантные, проявляющиеся в первом поколении и рецессивные, полезные и вредные.

Типы мутаций различают по способу возникновения:

  • спонтанные или случайные, возникающие при нормальных условиях жизни и зависящие от внешних и внутренних факторов;
  • индуцированные, полученные с помощью мутагенов различной природы.

По характеру проявления:

  • доминантные, проявляющиеся в первом поколении;
  • рецессивные, часто понижающие жизнеспособность.

По месту возникновения:

  • генеративные — представляют собой мутации, возникающие в половых клетках или спорах и проявляющиеся через поколение;
  • соматические, наследуемые при вегетативном размножении.

По уровню возникновения:

  • генные. Их причины появления — изменение геномной последовательности нуклеотидов в ДНК;
  • хромосомные перестройки – изменения структуры хромосом в результате разрыва хромосомы;
  • геномные – изменение числа хромосом. Геном — это комплекс генов организма определенного вида.

Какую роль играют мутации в процессе эволюции

Три кита, на которых стоит эволюционный процесс – наследственность, изменчивость, отбор. Мутации служат топливом для длительной биологической эволюции живой материи и естественного отбора.

Первым звеном эволюционного процесса является микроэволюция, которая протекает внутри популяций, при скрещивании особей с различными генотипами.

Генный состав популяции меняется при естественном отборе и способствует появлению нового подвида.

Комбинативная изменчивость

Вторая форма генотипической изменчивости. Вызывается расщеплением и перекомбинацией мутаций и связана с получением новых сочетаний генов в генотипе, что приводит к появлению организмов с новыми фенотипом и различиями.

Механизмы комбинативной изменчивости:

  • взаимный обмен участками парных хромосом, приводящий к перераспределению локализованных в них генов в процессе деления клеток;
  • независимое расхождение хромосом;
  • случайное сочетание гамет при оплодотворении;
  • взаимодействие генов.

Примеры комбинативной изменчивости

Рекомбинация генов может привести к объединению признаков разных пород и сортов. Примеры:

  • появление розовых цветков бывает при скрещивании белых и красных цветков;
  • при спаривании белых и серых хомяков может появиться черное потомство;
  • группы крови также регулируются комбинативной изменчивостью.

Какие структуры клетки определяют наследственность и изменчивость

В наследственности ведущую роль из всех органоидов клетки играют хромосомы, способные к самоудвоению и формированию с помощью генов всего комплекса характерных для вида признаков.

Ядро клетки — носитель наследственной информации в молекулах ДНК. Опираясь на ядерную наследственность, которая определяет наследование почти всех компонентов, дают характеристику наследственным признакам.

Виды мутаций у человека

Человеку присущи следующие виды:

  • хромосомные, возникшие в процессе клеточного деления и изменения структуры хромосом;
  • геномные, зависящие от добавления или утраты набора хромосом;
  • случайные, появившиеся при действии неизвестного мутагена;
  • генные — это самые распространенные мутации, возникшие при выпадении нуклеотида или возникновении лишнего.

Какие мутации передаются по наследству

Наследственные мутации происходят при серьезных изменениях ДНК. Изменения и повреждения появляются на начальных этапах разделения яйцеклетки, абсолютно здоровые родительские клетки не являются гарантом отсутствия сбоя.

Хромосомные болезни делятся на два варианта:

  1. В первом варианте болезнь обусловлена количеством хромосом. Чаще всего выявляется синдром Дауна. На сегодня этот синдром считается самым изученным и проработанным из всех хромосомных аномалий.
  2. Второй вариант включает в себя заболевания, возникшие при структурных изменениях в хромосомах. К признакам данных патологий относят: задержку роста, низкий лоб, умственную отсталость, округлость кончика носа, глубокую посадку глаз, врожденные пороки сердца, раздвоенные почки и прочие.
Читайте также:  Обработка пищи в ротовой полости - биология

Примеры наследственных заболеваний

Следующие заболевания передаются по наследству:

  • гемофилия;
  • альбинизм;
  • серповидно-клеточная анемия;
  • шизофрения;
  • косолапость.

Заключение

Полезность, вредность или нейтральность мутации зависит от условий, в которых живет организм. Мутация нейтральная или даже вредная для одного организма, может оказаться полезной формой существования для другого организма.

Вредность мутации, как правило, обнаруживается немедленно, а ее полезность часто определяется задним числом. Полезными считаются те мутации, которые служат популяциям источниками адаптации к изменяющимся условиям среды обитания.

Источник: https://1001student.ru/biologiya/nasledstvennaya-izmenchivost.html

Наследственная изменчивость

Наследственная изменчивость — это форма изменчивости, вызванная изменениями генотипа, которые могут быть связаны с мутационной либо комбинативной изменчивостью.

Мутационная изменчивость

Гены время от времени подвергаются изменениям, которые получили название мутаций. Эти изменения имеют случайный характер и появляются спонтанно. Причины возникновения мутаций могут быть самыми разнообразными.

Имеется целый ряд факторов, воздействие которых повышает вероятность возникновения мутаций. Это может быть воздействие определенных химических веществ, радиации, температуры и т. д.

С помощью этих средств можно вызывать мутации, однако случайный характер их возникновения сохраняется и предсказать появление той или иной мутации невозможно.

Возникшие мутации передаются потомкам, т. е. определяют наследственную изменчивость, с одной важной оговоркой, связанной с тем, где произошла мутация.

Если мутация произошла в половой клетке, то у нее есть возможность передаться потомкам, т. е. быть унаследованной.

Если мутация произошла в соматической клетке, то она передается только тем клеткам, которые возникают из этой соматической клетки. Такие мутации называются соматическими, они не передаются по наследству.

Различают несколько основных типов мутаций:

  1. Генные мутации, при которых изменения происходят на уровне отдельных генов, т. е. участков молекулы ДНК. Это может быть утрата нуклеотидов, замена одного основания на другое, перестановка нуклеотидов или добавление новых.
  2. Хромосомные мутации, связанные с нарушением структуры хромосом. Они приводят к серьезным изменениям, которые могут быть обнаружены даже при помощи микроскопа. К таким мутациям относятся утраты участков хромосом (делеции), добавление участков, поворот участка хромосомы на 180°, появление повторов.
  3. Геномные мутации, вызванные изменением числа хромосом. Мо гут появляться лишние гомологичные хромосомы, в хромосом ном наборе на месте двух гомологичных хромосом оказывают ся три — трисомия. В случае моносомии наблюдается утрата одной хромосомы из пары. При полиплоидии происходит кратное увеличение генома. Еще один вариант геномной мутации — га-плоидия, при которой остается только одна хромосома из каждой пары.

На частоту возникновения мутаций влияют, как уже было сказано, самые разнообразные факторы. При возникновении ряда геномных мутаций большое значение имеет, в частности, возраст матери.

Наследственность и изменчивость. Комбинативная изменчивость

Данный тип изменчивости определяется характером полового процесса. При комбинативной изменчивости возникают новые генотипы из-за новых комбинаций генов. Этот тип изменчивости проявляется уже на стадии образования половых клеток. Как уже было сказано, в каждой половой клетке (гамете) представлена только одна гомологичная хромосома из каждой пары.

Хромосомы попадают в гамету абсолютно случайным образом, поэтому половые клетки одного человека могут довольно сильно отличаться по набору генов в хромосомах. Еще более важная стадия для возникновения комбинативной изменчивости — это оплодотворение, после которого у вновь возникшего организма 50% генов унаследовано от одного родителя, а 50% — от другого.

Источник: https://pro-psixology.ru/psixogenetika/990-nasledstvennaya-izmenchivost.html

Изменчивость в биологии – это… Виды изменчивости

Образование 5 апреля 2015

Изменчивость в биологии – это возникновение индивидуальных различий между особями одного вида. Благодаря изменчивости популяция становится разнородной, а у вида появляется больше шансов приспособиться к меняющимся условиям окружающей среды.

В такой науке, как биология, наследственность и изменчивость идут рука об руку. Существуют два вида изменчивости:

  • Ненаследственная (модификационная, фенотипическая).
  • Наследственная (мутационная, генотипическая).

Ненаследственная изменчивость

Модификационная изменчивость в биологии – это способность единичного живого организма (фенотипа) подстраиваться под факторы внешней среды в пределах своего генотипа. Благодаря такому свойству особи приспосабливаются к изменениям климата и других условий существования.

Фенотипическая изменчивость лежит в основе адаптационных процессов, протекающих в любом организме. Так, у беспородных животных при улучшении условий содержания увеличивается продуктивность: надои молока, яйценоскость и прочее. А животные, завезенные в горные районы, вырастают низкорослыми и с хорошо развитым подшерстком.

Изменение факторов внешней среды и обуславливают изменчивость.

Примеры этого процесса можно легко найти в повседневной жизни: кожа человека под воздействием ультрафиолетовых лучей становится темной, в результате физических нагрузок развиваются мышцы, растения, выросшие в затененных местах и на свету, имеют разную форму листьев, а зайцы меняют окрас шерсти зимой и летом.

Для ненаследственной изменчивости характерны следующие свойства:

  • групповой характер изменений;
  • не наследуется потомством;
  • изменение признака в пределах генотипа;
  • соотношение степени изменения с интенсивностью воздействия внешнего фактора.

Наследственная изменчивость

Наследственная или генотипическая изменчивость в биологии – это процесс, в результате которого изменяется геном организма. Благодаря ей особь приобретает признаки, ранее несвойственные ее виду. По Дарвину, генотипическая изменчивость является основным двигателем эволюции. Различают следующие виды наследственной изменчивости:

  • мутационная;
  • комбинативная.

Комбинативная изменчивость возникает в результате обмена генами при половом размножении. При этом признаки родителей по-разному комбинируются в ряду поколений, повышая разнообразие организмов в популяции. Комбинативная изменчивость подчиняется правилам наследования Менделя.

Пример такой изменчивости – инбридинг и аутбридинг (близкородственное и неродственное скрещивание). Когда черты отдельного производителя хотят закрепить в породе животных, то применяют близкородственное скрещивание. Таким образом, потомство становится более однообразным и закрепляет качества основателя линии.

Инбридинг ведет к проявлению рецессивных генов и может приводить к вырождению линии. Для повышения жизнеспособности потомства применяют аутбридинг – неродственное скрещивание.

При этом нарастает гетерозиготность потомства и увеличивается разнообразие внутри популяции, и, как следствие, возрастает устойчивость особей к неблагоприятным воздействиям факторов внешней среды.

Мутации, в свою очередь, разделяются на:

  • геномные;
  • хромосомные;
  • генные;
  • цитоплазматические.

Изменения, затрагивающие половые клетки, передаются по наследству. Мутации в соматических клетках могут передаваться потомству, если особь размножается вегетативным способом (растения, грибы). Мутации могут быть полезными, нейтральными или вредными.

Видео по теме

Геномные мутации

Изменчивость в биологии посредством геномных мутаций может быть двух видов:

  • Полиплоидия – мутация часто встречается у растений. Она вызвана кратным увеличением всего числа хромосом в ядре, образуется в процессе нарушения их расхождения к полюсам клетки при делении. Полиплоидные гибриды широко используются в сельском хозяйстве – в растениеводстве насчитывают более 500 полиплоидов (лук, гречка, сахарная свекла, редис, мята, виноград и другие).
  • Анеуплоидия – увеличение или уменьшение числа хромосом по отдельным парам. Такой вид мутации характеризуется низкой жизнеспособностью особи. Широко распространенная мутация у человека – одна лишняя хромосома по 21-ой паре вызывает синдром Дауна.

Хромосомные мутации

Изменчивость в биологии путем хромосомных мутаций появляется при изменении структуры самих хромосом: потери концевого участка, повторение набора генов, поворот отдельного фрагмента, перенос сегмента хромосомы в другое место или к другой хромосоме. Такие мутации часто возникают под воздействием радиации и химического загрязнения окружающей среды.

Генные мутации

Значительная часть таких мутаций не проявляется внешне, так как является рецессивным признаком. Обусловлены генные мутации изменением последовательности нуклеотидов – отдельных генов – и приводят к появлению молекул белка с новыми свойствами.Генные мутации у человека обуславливают проявление некоторых наследственных заболеваний – серповидно-клеточная анемия, гемофилия.

Цитоплазматические мутации

Цитоплазматические мутации связаны с изменениями в структурах цитоплазмы клетки, содержащих ДНК-молекулы. Это митохондрии и пластиды.

Передаются такие мутации по материнской линии, так как зигота получает всю цитоплазму от материнской яйцеклетки.

Пример цитоплазматической мутации, вызвавшей изменчивость в биологии – это перистолистность растений, которая вызывается изменениями в хлоропластах.

Для всех мутаций характерны следующие свойства:

  • Они возникают внезапно.
  • Передаются по наследству.
  • У них нет какой-либо направленности. Мутации может подвергнуться как незначительный участок, так и жизненно важный признак.
  • Возникают у отдельных особей, то есть индивидуальны.
  • По своему проявлению мутации могут быть рецессивными или доминантными.
  • Одна и та же мутация может повторяться.

Каждая мутация вызывается определенными причинами. В большинстве случаев точно установить ее не удается. В экспериментальных условиях для получения мутаций используют направленный фактор воздействия внешней среды – радиационное облучение и тому подобное.

Источник: fb.ruОбразование
Дискретность в биологии – это что такое? Примеры дискретности

Все системы в биологии состоят из отдельных частей, которые находятся в постоянном взаимодействии друг с другом. Вместе они составляют целостное структурно-функционально…

Образование
Гамета в биологии – это… Суть понятия

Гамета – это в биологии половая клетка организма, несущая одинарный набор хромосом. Гаметы играют ключевую роль в оплодотворении и внутриутробном развитии. Рассмотрим человеческий организм, в каждой соматической (не п…

Образование
Эволюция в биологии – это… История развития

Историческое развитие живой природы происходит по определенным законам и характеризуется совокупностью отдельных признаков. Успехи биологии в первой половине 19 века послужили предпосылкой создания новой науки –…

Читайте также:  Значение химических элементов для живых организмов - биология

Образование
Что такое транскрипция в биологии? Это этап синтеза белка

Транскрипция в биологии – это многоступенчатый процесс считывания информации с ДНК, который является составляющей биосинтеза белка в клетке. Нуклеиновая кислота является носителем генетической информации в орган…

Образование
Ритмичность в биологии – это… Коэффициент ритмичности

Ритмичность в биологии – это очень интересное явление. Множество ученых сегодня занимается исследованием этого феномена. Ритмичность в биологии – это всеобщий процесс, касающийся всех живых организмов. В этом вы убеди…

Образование
Саморегуляция в биологии – это… Концепция саморегуляции живых систем

Саморегуляция в биологии — это одно из важнейших свойств живой системы, заключающееся в автоматической установке и поддержке определенного уровня необходимых для нормального функционирования параметров. Суть про…

Путешествия
Трансфер в туризме – это… Виды трансфера в туризме

Поездка в незнакомую страну – это для многих туристов не только приятный отдых, но и определенный стресс. Едва прилетев, путешественнику нужно подумать о том, как добраться до отеля, а будучи уже в номере, иногда прих…

Самосовершенствование
Чувства в психологии – это… Виды, характеристики чувств

Чувства в психологии – это одна из центральных тем, которая вызывает огромный интерес у ученых, а также и у простых людей. Это явление сопровождает человека постоянно. Едва мы просыпаемся утром, сразу же испытываем те…

Образование
Репликация в биологии – это важный молекулярный процесс клеток организма

Нуклеиновые кислоты играют большую роль в обеспечении жизнедеятельности клеток живых организмов. Важным представителем этой группы органических соединений является ДНК, которая несет всю генетическую информацию и отве…

Образование
Трансляция в биологии – это поэтапный белковый синтез

В этой статье пойдет речь о жизненно важном для всех клеток явлении. Если кратко, трансляция в биологии представлена в виде белкового синтеза. Здесь мы рассмотрим ее этапы, их особенности протекания и многое другое.

Источник: http://monateka.com/article/186815/

26.Наследственная изменчивость

Изменчивость как свойство приобретать новые признаки характерна для  всех  живых  организмов. 

Ч.Дарвин  различал  две  формы изменчивости:  наследственную  и  ненаследственную,  или  модификационную.

Наследственная  изменчивость обусловлена изменениями  генов или  возникновением  их  новых  комбинаций.  Наследственная  изменчивость  связана  с  изменениями  генотипа  организма.

Мутационная  изменчивость. 

Во  времена Дарвина  причины  наследственной  изменчивости  не  были  известны.  Изучение  генетических  процессов  в  популяциях способствовало дальнейшему развитию эволюционной теории.  Мутации  как одна из  форм  наследственной  изменчивости  рассматриваются  единственным  источником  получения  качественно  новых  признаков.  Мутационная  изменчивость свойственна всем организмам.  

Мутационные процессы  —  результат  стойких  изменений,  происходящих  в  хромосомахпод  влиянием  факторов  внешней  или  внутренней  среды.

Основы  представлений  о  мутациях  были  заложены  в  работах голландского  ботаника  и  генетика  X. Де  Фриза  (1848—1935)  ещев  1901 — 1903 гг. Он исследовал растение энотеру, или ослинник, инаблюдал  появление резких наследственных отклонений  от исходной формы.

Согласно  мутационной  теории:

·         мутации  возникают  внезапно,без  всяких  переходов; 

·         мутации  вполне  устойчивы, 

·         мутации  —  изменения качественные; 

·         мутации могут быть как полезными,  так ивредными,  и  т.д. 

Главной  ошибкой  Де  Фриза  было  утверждение,что  в результате  мутации,  без  участия  естественного  отбора,  могут75 возникать новые виды.  На самом деле,  мутационная изменчивость поставляет  материал  для  естественного  отбора,  в  результате  которого  в  процессе  эволюции  формируются  новые  виды.

Мутации  могут  быть  неглубокими  и  незначительно  затрагиватьлишь  отдельные  особенности  (морфологические,  физиологические,  поведенческие)  организма  —  размеры  и  конституцию,  окраску,  плодовитость,  яйценоскость (например,  кур)  и  молочность(например,  крупного  рогатого  скота).  В  то  же  время  случаются  иболее  глубокие  мутационные  изменения,  используемые  человеком  в селекции  растений  (махровые  сорта цветов, деревья  с  пирамидальными  кронами)  и  животных  (курдючные,  каракулевые  идругие  породы  овец).

Нередко  мутации  разделяют  в  соответствии  с  уровнями  носителей  генетической  информации:  генные,  геномные  и  хромосомные.

Наиболее  разнообразны  и  многочисленны  генные  мутации.Естественные  популяции  насыщены  разнообразными  мутациями.Синтетическая  теория  эволюции  допускает  возможность  внезапного  видообразования,  например,  путем  хромосомных  мутаций,геномных  мутаций  (полиплоидия).

Генные, или точковые, мутации возникают в результате качественных изменений  отдельных  генов.  Лучше  всего  генные  мутацииизучены  на  микроорганизмах.  Генные  мутации  связаны с  изменениями  в  последовательности  нуклеотидов,  возникающих  в  процессе  удвоения  молекул ДНК.  Образуются  новые  аллельные  гены.

Указанные изменения приводят к формированию новой последовательности  аминокислот  при  синтезе  белковой  молекулы  и  проявляются в изменении фенотипа организма.  Генные мутации  играют значительную роль в эволюционных процессах,  поставляя  материал для  естественного  отбора.  Значительное  число  генных  мутацийвредно  для  организма  или  нейтрально.

  При  определенном  стечении  обстоятельств  некоторые  из  них  могут оказаться  полезными.

Геномные мутации приводят к изменению числа хромосом.  Наиболее  распространенный  вариант  геномных  мутаций  —  кратноеувеличение  числа  хромосом,  или  полиплоидия.  Полиплоидия  болеевсего характерна для  растений  и простейших.  Полиплоидные растения  обладают  крупными  размерами  и  отличаются  быстрым  ростом.

Такие растения могут представлять собой определенный  интерес  для  селекционной  работы.  У  многоклеточных  организмов  этоявление  чрезвычайно  редкое,  но  встречающееся  у  дождевых  червей.  Полиплоидия возникает в результате нарушений расхожденияхромосом  в митозе  или  мейозе.

  Причинами таких нарушений  может быть низкая  или  высокая температура,  ионизирующее излучение, а также некоторые химические реагенты. Полиплоидия выражается  в  отклонениях  от  диплоидного  набора  числа  хромосом  всоматических клетках и от гаплоидного — в половых клетках.

Возникают  клетки  с  триплоидным  (Зn),  тетраплоидным  (4n),  пентаплоидным  (5n),  гексаплоидным  (6n)  ит.д.  наборами  хромосом.  Встречаются10— 12-кратные  наборы  хромосом.

Хромосомные  мутации  —  это  перестройки  хромосом,  или  хромосомныеаберрации.  В  результате  хромосомныхаберраций  структура хромосом  изменяется.  При этом какой-то участок хромосомы   может  выпасть,  удвоиться  илипереместиться на другое место.  Возможны  и  межхромосомные  перестройки,«слияние»  негомологичных  хромосом.

Хромосомные мутации возникают спонтанно,  но  чаще  всего  под  воздействиеммутагенов.  Хромосомные мутации  ведуnк изменениям в функционировании генов. Например, у дрозофилы хромосомные аберрации могут вызвать морфологические  изменения,  такие,  как  уменьшение  числа  фасеток  глаза,вырезки  на крыльях и др.  Гомозиготы по хромосомным перестройкам,  как  правило,  нежизнеспособны.

Отечественный  генетик-эволюционист С.С.

Четвериков  (1880—1959),  работы  которого  дали  начало  современному  синтезу  генетики  и  классического дарвинизма,  пришел  к  выводу,  что  природные  популяции  насыщены  рецессивными  мутациями,  оставаясьпри этом фенотипически однородными, т.е.

в сочетании с аллельным доминантным геном они не проявляются.  Но иногда встречаются  доминантные  мутации,  которые  не  только  снижают  жизнеспособность организма,  но  и  могут  приводить его  к гибели.

В  природе  мутации  довольно  редки:  одна  новая  мутация  на10 4 — 10 6   генов,  в среднем  в одной  из  100 000 гамет.  Но поскольку,например,  каждая  особь  млекопитающего  несет  в  себе  до  100 000генов, то каждая  из них несет в себе и вновь возникшую мутацию.

В  итоге  складывается  своего  рода  скрытый  резерв  наследственной изменчивости,  резерв  (предпосылка)  для  дальнейших  эволюционных  преобразований.

  Результаты  наследственной  изменчивостипроявляются  в  изменчивости  формы  рогов  оленей,  антилоп,  баранов  и  козлов,  рисунка  крыльев  некоторых  видов  бабочек,  рисунка  шкур жирафов  и т.п.

  Благодаря  свойству  накопления  мутаций  в  генотипах особей  их  число значительно.

Комбинативная  изменчивость.  Комбинативная  изменчивостьобусловлена  новыми  сочетаниями  отдельных  генов  и  хромосом,т.е. возникновением их новых комбинаций.

Источниками  комбинативной  изменчивости  служат: 

1)  независимое  расхождение  гомологичных  хромосом  в  первом  мейотическом  делении; 

2)  кроссинговер,  или  перекрест  гомологичных  хромосом,  вследствие  чего  в  потомстве  образуется  новая  комбинация  генов; 

3)  случайная  встреча  гамет  при  оплодотворении.  Так,образование генотипов АА, Аа и аа при моногибридном скрещивании  зависит  от случайной  комбинации  гамет.

В  результате  панмиксии  (свободного  скрещивания)  возникают совершенно  новые  комбинации  аллелей,  которые  складываютсяза  счет  определенного  поведения  хромосом  в  мейозе  и  при  оплодотворении  или  в результате  рекомбинации.  Вследствие  комбинативной  изменчивости  возникает  бесконечно  большое  генотипи-

ческое и фенотипическое разнообразие. Формируется постоянныйисточник для разнообразия  видов и  накапливается обширный материал  для  естественного  отбора.  Новые  комбинации  не  тольколегко  возникают,  но  и  быстро  разрушаются.

Выдающийся  русский  биолог-генетик  Н.И.

Вавилов  (1887 —1943),  автор  учения  о  центрах  происхождения  культурных  растений,  многие  годы  изучал  наследственную  изменчивость семействазлаковых,  исследуя  как культурные растения, так и  их диких предков,  создал  учение  о  центрах  происхождения  культурных  растений.  Н.И.

Вавилов  установил  (1920)  следующую  закономерность,как закон гомологических рядов:  «Виды  и роды,  генетически  близкие  между  собой,  характеризуются  сходными  рядаминаследственной  изменчивости  с  такойправильностью,  что,  зная  ряд  форм  дляодного  вида,  можно  предвидеть  нахождение  тождественных  форм  у  других  видов и родов» (Н. И. Вавилов.  Закон гомологических  рядов  в  наследственной  изменчивости. —  М.:  Наука,  1987).  Причемчем  ближе  генетически  формы,  тем  полнее  тождество  в  рядах  их  изменчивости.

Закон  гомологических рядов не является  частным  законом,  несмотря  на  точто  он  открыт  на  примере  растений,  аотражает общебиологическое явление.

Теоретической  основой  гомологии  рядов фенотипической  изменчивости у близкородственных  групп  является  представление  о  единстве  их  происхождения  путем  дивергенции  под  действием  естественного  отбора.

  В  основе  закона лежит  явление  параллелизма  генотипической  изменчивости  у  особей  со  сходнымнабором  генов.  Закон  гомологических  рядов указывает  селекционерам  направления  искусственного  отбора.

Источник: http://www.xn--90aeobaarlnb3f3fe.xn--p1ai/load/obshhaja_biologija/26_nasledstvennaja_izmenchivost/3-1-0-35

Ссылка на основную публикацию