Красильникова Т.В. Биология. 10-11 классы: Наглядный справочник

Подождите немного. Документ загружается.

явление сцепленного наследования

Независимоерасщеплениевовре-

мядигибридногоскрещивания(см

третийзаконМенделя)происходит

втомслучае,когдагены,принадле-

жащие к разным аллелям, распо-

ложенывразныхпарахгомологич-

ныххромосом

Закономерность наследования

неаллельных генов, расположен-

ныхводнойхромосоме,былаизуче-

наТХМорганомиегоколлегами

Морганустановил, чтогены, лока-

лизованныеводнойхромосоме,на-

следуются вместе, образуя группу

сцепленияКоличествогруппсцеп-

ления у организмов определенного

вида равняется количеству хромо-

сом в гаплоидном наборе Однако

сцепление генов может нарушать-

ся в мейозе во время кроссингове-

ра — при перекрещивании хромо-

сомиобменеучастками

Закономерности кроссинговера

Силасцеплениямеждудвумягенами,распо-

ложеннымиводнойхромосоме,обратнопро-

порциональнарасстояниюмеждуними

Частотакроссинговерамеждудвумясцеп-

леннымигенамипредставляетсобойотно-

сительнопостояннуювеличинудлякаждой

конкретнойпарыгенов

основные положения хромосомной теории

наследственности (Т. Х. Морган, 1911—1926 гг.)

Генырасположенывдольхромосомвлинейномпорядке

Каждыйгензанимаетвхромосомеопределенныйучасток(локус),аллельныегенызанимаютоди-

наковыелокусыгомологичныххромосом

Всегеныоднойхромосомыобразуютгруппусцепления,благодарячемупроисходитсцепленное

наследованиенекоторыхпризнаков;силасцеплениямеждудвумягенамиобратнопропорцио-

нальнарасстояниюмеждуними

Сцеплениемеждугенами,расположеннымиводнойхромосоме,нарушаетсявследствиекроссин-

говера,прикоторомгомологичныехромосомыобмениваютсяучастками

Каждыйбиологическийвидхарактеризуетсяопределеннымкариотипом

генетика пола

Пол,особикоторогоимеютодина-

ковыеполовыехромосомы,называ-

ется гомогаметным При образова-

ниигаметвсеониимеютодинаковые

половыехромосомы

Пол, у особей которого половые

хромосомы разные, называется

гетерогаметным Гаметы этих осо-

бейотличаютсяполовымихромосо-

мами и образуются в равном отно-

шении

Признаки, гены которых лока-

лизованы в половых хромосомах,

называютсясцепленными с полом

P CXX × XY

G XX X Y

 XX XX XY XY

Тема 6. наследственность и изменчивость организмов

наследование признаков, сцепленных с полом

Х- и Y-хромосомы имеют общие

гомологичныеучасткиВэтихучас-

ткахлокализованыгены,определя-

ющие признаки, которые наследу-

ютсяодинаковокакумужчин,так

и у женщин Кроме гомологичных

участков,Х-иY-хромосомыимеют

негомологичныеучасткиХ-хромо-

сомаимеетлокусы,отсутствующие

вY-хромосомеЕсливтакомлоку-

серасположенрецессивныйаллель,

обуславливающийгенетическоеза-

болевание (например, гемофилию,

дальтонизм), то гетерозиготная

женщинабудетздоровой,агомози-

готныймужчина—больным

взаимодействие генов. Множественное действие генов

Если несколько генов определя-

ют один признак организма, то они

взаимодействуютдругсдругомРаз-

личают такие основные типы взаи-

модействиянеаллельныхгенов:комп-

лементарность,эпистазиполимерия

При комплементарности каж-

дый из взаимодействующих генов

поодиночкенеобеспечиваетформи-

рование определенного признака,

но в присутствии обоих генов это

происходит

Эпистаз—типвзаимодействияге-

нов,прикоторомоднапарааллелей

можетугнетатьпроявлениедругой

Полимерия — тип взаимодейс-

твиягенов,прикоторомнесколько

генов контролируют наследование

одногопризнакаТакиегеныназы-

ваютсяполимерными

Плейотропия — множественное

действие генов Многие гены дейс-

твуют не на один, а на несколько

разныхпризнаков

Локус1 d

Локус2 d

Локус d



Общеечислогенов,

обусловливающих

темную

пигментацию

0 1 2  4 5 6

Очень

светлый

Смуглый

Очень

темный

Полигенное наследование пигментации кожи

Схема наследования гена гемофилии:

—хромосомасгеномгемофилии

Здороваяженщи-

на—носительница

генагемофилии

Здоровый

мужчина

Больной

сын

Здоровый

сын

Здороваядочь—

носительницаге

нагемофилии

Здоровая

дочь

раздел ІІІ

7

цитоплазматическая наследственность

Оплодотворенная яйцеклетка —

зигота— получаетцитоплазму пре-

имущественно от материнского

организмаОтсперматозоидаприоп-

лодотворении в яйцеклетку попада-

еточеньмалоцитоплазмыТакимоб-

разом наследственная информация

цитоплазматических структур (ми-

тохондрийихлоропластов)будетпе-

редаваться только по материнской

линии,тоестьотматери—кдочери

исыну,нодальшеееможетпередать

толькодочьТакаянаследственность

получила название материнской

Поскольку материнская наследс-

твенность связана с цитоплазмой,

она получила название внеядерной,

илицитоплазматической

виды генов

Структурные Регуляторные

Кодируютструкту-

рубелковирибо-

нуклеиновыхкис-

лот

1 Являютсяместомобъединенияферментовидругихбиологическиактив-

ныхсоединений

2 Влияютнаактивностьструктурныхгенов

 ПринимаютучастиевпроцессахрепликацииДНКитранскрипции

Тема 7. Закономерности изменчивости

Все живые организмы развива-

ются в тесной взаимосвязи друг с

другом и с окружающей средой

Разныефакторысреды(свет,темпе-

ратура, влажность, состав почвы и

др)влияютнаорганизмы,вызывая

в них изменение внешних и внут-

реннихпризнаковТакимобразом,

организм имеет не только наследс-

твенность, поставляющую мате-

риалдля эволюции иселекции, но

иизменчивость

изменчивость—способностьор-

ганизмов изменять свои признаки

исвойства

Виды изменчивости

Модификационная

(фенотипическая,

ненаследственная, массовая)

Генотипическая (наследственная)

Мутационная(генотипическая,

наследственная,индивидуальная)

Комбинативная

Изменения—модификации Изменения—мутации Изменения—рекомбинации

Модификационная изМенчивоСть

Изменения фенотипа, возникшие

под влиянием окружающей среды,

нонезатрагивающиегенотипинепе-

редающиесядругимпоколением,на-

зываются модификациями, а такая

изменчивость—модификационной

Тема 7. закономерности изменчивости

Свойства модификаций

Степеньвыраженностимодификациизависитотин-

тенсивностиипродолжительностидействияфактора

Модификацииненаследуются

Модификациимогутисчезатьнапротяжениижизниосо-

би,еслипрекращаетсядействиефакторов,вызвавшихих

Модификации,возникающиенараннихэтапахонто-

генеза,могутсохранятьсянапротяжениивсейжизни

особи,ноненаследоваться

Модификациинаправленынаприспособлениеорганиз-

мовкизменениямдействиятехилииныхфакторов

норма реакции

Разные признаки организма

в разной степени изменяются под

влиянием внешних условий Гра-

ницы,вкоторыхвозможноизмене-

ниепризнаковуданногогенотипа,

называютсянормой реакции

Норма реакции

Узкая Широкая

Признаки,имеющиепервостепенноезначение

дляпроцессовжизнедеятельности

Признаки,неимеющиеособогозначениядля

организма

вариационный ряд

Дляизученияизменчивостиопре-

деленногопризнакасоставляютва-

риационный ряд: последователь-

ностьколичественныхпоказателей

определенногопризнака (вариант),

расположенных в порядке их воз-

растания или уменьшения Длина

вариационногорядасвидетельству-

еторазмахемодификационнойиз-

менчивости

6

10

105

109

110

115

120

15

17мм

вариационная кривая — это гра-

фическоевыражениеколичественных

показателей изменчивости опреде-

ленного признака, иллюстрирующее

какразмахэтойизменчивости,таки

частоту,скоторойвстречаютсяотде-

льные варианты С помощью вариа-

ционной кривой можно установить

средниепоказателиинормуреакции

тогоилииногопризнака

Модификации формы

листьев стрелолиста

навоздухе

награнице

воздухаиводы

вводе

раздел ІІІ

Мутационная изМенчивоСть

Мутации — дискретные изме-

нения генетического материала

ХдеФризввелтермин«мутация»

(изменение)ипровелпервыеиссле-

дованияэтогопроцесса

Свойства мутаций

Мутациивозникаютвнезапно,скачкообразно

Мутации—редкиесобытия

Мутациинаследуются,тоестьустойчивопередаютсяизпоколениявпоколение

Мутациинеимеютнаправленности:мутироватьможетлюбойучасток,вызываяизменениякак

незначительных,такижизненноважныхпризнаков

Одниитежемутациимогутвозникатьповторно

Посвоемупроявлениюмутациимогутбытькакполезными,такивреднымиинейтральными,как

доминантными,такирецессивными

значение мутаций

Мутации—источникнаследственнойизменчивости,материалдляестественногоотбора

Мутацииширокоиспользуютсявселекциирастенийимикроорганизмов

Искусственныемутациииспользуютсяприразработкегенетическихметодовборьбысвредителя-

мииболезнями

Мутагены

Мутагены — это факторы (ве-

щества, температура, излучение и

тп),вызывающиемутацииМута-

цииможновызватьискусственно

Мутагены

Биологические

Вирусы

Химические

Химическиевещества

Физические

Разныевидыизлучения,

температура

Разныевидыорганизмови даже

разные особи одного вида отлича-

ютсяиндивидуальнойчувствитель-

ностьюкмутагенам

Темнеменее:

1) частота мутаций возрастает, ес-

лидействиемутагенаболеесиль-

ноеидлительное;

2) для мутагенов не существует

нижнейграницыихдействия

Тема 7. закономерности изменчивости

классификация мутаций

Типы мутаций по уровню возникновения

Генные

(точечные)

Хромосомные Геномные

Измененияотде-

льныхгенов:

—заменыазо-

тистыхоснова-

ний;

—выпадениеили

добавлениено-

выхоснований

Измененияструктурыхромосом:

нехватки—утратаконцевогоучасткахромосомы;

делеция—утратаучасткасреднейчастихромо-

сомы;

дупликация—повторениеучасткахромосомы;

инверсия—переворотучасткахромосомына180°;

транслокация—обменучасткамимеждунего-

мологичнымихромосомами

Изменениеколичествахро-

мосоморганизма:

анеуплоидия—изменение

количествахромосом,не

кратноегаплоидномунабору;

полиплоидия—изменение

количествахромосом,крат-

ноегаплоидномунабору

Типы мутаций по происхождению

Спонтанные Индуцированные

Возникаютбезвидимыхпричин Возникаютподвоздействиеммутагенныхфакторов(мутагенов)

Типы мутаций (по месту возникновения)

Генеративные Соматические

Возникаютвгаметахипроявля-

ютсявследующихпоколениях

Возникаютвсоматическихклетках,проявляютсявэтоморганиз-

меМогутпередаватьсяпотомкампривегетативномразмножении

Типы мутаций в зависимости от влияния на жизнедеятельность организма

Летальные Сублетальные Нейтральные Полезные

Приводяткгибели

организма

Снижаютжизнеспо-

собностьорганизма

Приопределенныхусловиях

невлияютнаорганизм

Повышаютжизнеспо-

собностьорганизма

Вероятность того, что мутация

повысит жизнедеятельность, не-

значительнаНоприизмененииус-

ловийсуществования нейтральные

мутации могут стать полезными

дляорганизма

закон гомологических рядов наследственной изменчивости

В 1920—1921 гг. Н. И. Вавилов сформировал закон гомологических рядов

Видыироды,генетическиблизкие,характеризуютсяподобнымиряда-

минаследственнойизменчивости

Генетическиблизкиеродственникиимеютобщеепроисхождениепутем

дивергенцииотобщегопредкаВсемьяхвидов,имеющихобщеепроис

хождение,возникаютиподобныемутации

Законгомологическихрядовпозволяетпрогнозироватьхарактеризменчи-

востиуродственныхвидов,чтооблегчаетпоискматериаладляселекции

НиколайИвановичВавилов



(1887—194)

раздел ІІ

Тема 8. селекция и биотехнология

генетичеСкие оСновы Селекции оРганизМов

Селекция—наука,исследующая

выведениеновыхиусовершенство-

вание существующих сортов куль-

турныхрастений,породживотных

и штаммов микроорганизмов, от-

вечающих потребностям человека

иобщества

Сорт, порода, штамм — это ис-

кусственно созданные человеком

разновидности растений, живот-

ныхимикроорганизмов,имеющие

определенные наследственные осо-

бенности: комплекс морфологичес-

кихифизиологическихпризнаков,

продуктивностьинормуреакции

Н. И. Вавилов указал, что для успешной работы селекционеру следует изучать и учитывать:

1)исходноесортовоеивидовоеразнообразиерастенийиживотных;

2)наследственнуюизменчивость(мутации);

)рольсредывразвитииипроявленииисследуемыхпризнаков;

4)закономерностинаследованияпригибридизации;

5)формыискусственногоотбора,направленныенавыделениеизакреплениежелательныхпризнаков

основные методы селекции

Основные методы селекции

Искусственный отбор

Отбор,совершаемыйчеловеком

Ненаправленный

Цельзаранеенепоставлена

Направленный

Заранеепоставленацель

Гибридизация

Скрещиваниеразнородных

внаследственномотношенииорганизмов

Механизм искусственного отбора по ч. дарвину

Выделениеотдельныхособейспризнаками,интересующимичеловека

Отборособей,унаследовавшихотродителейжелательныедлячеловекапризнаки

Размножениеособейсполезнымипризнаками

Развитиежелательногопризнака,егозакрепление

Тема 8. Селекция и биотехнология

Формы искусственного отбора

Массовый Индивидуальный

Выделениеизисходногоматериалацелойгруп-

пыособей,имеющихжелательныедляселекци-

онерапризнаки

Выделениеотдельныхособейсинтересными

дляселекционерапризнакамииполучениеот

нихпотомков

Формы гибридизации

Внутривидовая (в рамках одного вида)

Родственноескрещивание(инбридинг) Неродственноескрещивание(аутбридинг)

Скрещиваниеорганизмов,имеющихнепос-

редственныхобщихпредковИспользуютдля

получениячистыхлиний

Повышаетсягомозиготность

Гибридизацияорганизмов,неимеющихтесных

родственныхсвязейЧастонаблюдаетсяявле-

ниегетерозиса—«гибриднойсилы»

Повышаетсягетерозиготность

Межвидовая (между особями разных видов)

Гибридизацияособей,принадлежащихкразнымвидам,родам,сцельюобъединенияугибридов

ценныхнаследственныхпризнаков:

Рожь×пшеница⇒тритикале

Кобыла×осел⇒мул

Чащевсегомежвидовые гибриды

бесплодны Впервые методику пре-

одоления бесплодности межвидо-

вых гибридов у растений разра-

ботал в 1924 г русский ученый

ГДКарпеченкоСкрещиваяредьку

с капустой, он удвоил число хромо-

сомугибридаЭторастениенебыло

похоженинаредьку,нинакапусту

отдаленная гибридизация ши-

роко применяется в плодоводстве:

И В Мичурин получил таким об-

разомгибридыежевикиималины,

сливыитернаидр

гибриды растений можно раз-

множать вегетативно, чего нельзя

делатьсживотными

Размножают сложные межвидо-

выегибридыиметодамиклеточной

инженерии Новый организм мож-

но получить из отдельных гибрид-

ныхсоматическихклетокЭтотме-

тодназываетсяклонированием

особенности растений как объектов селекции

Особенности растений

Высокаяплодовитость(большоечислопотомков)

Кромеполовогоразмножения,характернотакжевегетативное

Присущеявлениеполиплоидии

Неприхотливыкусловиямсреды

Нетребуютбольшихэкономическихзатрат

 а б в

Гетерозис по

продуктивности

кукурузы

а),в)родительские

линии;б)гибрид

раздел ІІ

Методы селекции растений

Высокаяурожайность,многочисленностьпотомствапозволяютиспользоватьметодмассовогоотбора

Наличиесамоопыляющихсявидовдаетвозможностьвывестичистуюлиниюпутемприменения

индивидуальногоотбора

Благодарявегетативномуразмножениюможнопродолжительноевремясохранятьгетерозигот-

нуюкомбинацию,соматическуюмутацию

Влияянапрорастаниесемянхимическимивеществами,излучением,удаетсяполучатьматериал

дляотбора

Полиплоидия—одинизпутейулучшениясортовкультурныхрастений

Значительный вклад в развитие

селекции растений сделали селек-

ционеры-генетики:ИВМичурин,

Г Д Карпеченко, Н В Цицин,

Н Н Лукьяненко, В Н Ремесло,

В С Пустовойт Они вывели вы-

сокоурожайные сорта сахарной

свеклы, гречихи, хлопка, высоко-

производительныекубанскиесорта

пшеницы, украинские сорта «Ми-

роновская-808», «Юбилейная-50»,

«Харьковская-6»идр

особенности животных как объектов селекции

Немногочисленностьпотомства

Значительнаяпродолжительностьжизни

Раздельнополые(затрудняетинбридинг)

Толькополовоеразмножение

Необходимаягомозиготностьчистыхлинийдостигаетсязасчетблизкородственногоскрещива-

ния,ведущегокинбреднойдепрессии

Сложныевзаимоотношениясокружающейсредойвсвязисналичиемнервнойсистемы

Каждыйобъектпредставляетсобойзначительнуюселекционнуюценность

Значительныеэкономическиезатратынасодержание

Методы селекции животных

Неприменяетсямассовыйотбор,учитываясоотносительнуюизменчивость

Определениекачествапроизводителейпопоказателямпотомков;изучениеродословной

Искусственноеоплодотворение,получениеценныхпородбольшогорогатогоскотавискусствен-

ныхусловиях(«впробирке»)Потомэмбрионпересаживаютвматкусамкидругойпородыдля

дальнейшегоразвитияТакимобразомможнополучитьзначительноеколичествопотомковсваж-

нымипрактическимисвойствами

особенности микроорганизмов и их селекции

Неимеюттипичногополовогопроцесса

Гаплоидные,чтодаетвозможностьмутациямпроявлятьсяужевпервомпоколениипотомков

Быстрыетемпыразмножениядаютвозможностьполучатьбольшоеколичествоклеток—потомков

Тема 8. Селекция и биотехнология

основные направления современной биотехнологии

Биотехнология — это совокуп-

ность промышленных методов,

применяющихся для производства

разных веществ с использованием

живыхорганизмов,биологических

процессовилиявлений

основные направления биотехнологии

Промышленная

микробиология

Превращениепарафиноввкормовойбелоквпроцессежизнедеятельностимик-

роорганизмов,производстваантибиотиковидругихлекарственныхвеществ

Инженерная

энзимология

Получениеииспользованиечистыхферментовиферментныхпрепаратов

Генная

инженерия

ИскусственноеконструированиемолекулДНК(генов)

Клеточная

инженерия

Культивированиеклетокитканейвысшихорганизмов

клонирование генов

Подготовка

вектора

РекомбинантнаяДНКвнедряется

вклеткухозяина

Клонирование

гена

а)



б)



клонирование генов с использованием а) бактерий, б) вирусов:

1—бактерия;2—плазмида;—чужеродныйген;4—рекомбинантнаяплазмида;

5—клеткахозяина;6—рекомбинантнаяДНК;7—вирус;8—вируснаяДНК

раздел I