1.39M

Category:

biology

Изменчивость. Виды изменчивости

Изменчивость –
способность организмов приобретать
признаки, которых не было у
родительских форм.
Изменчивость – это всеобщее свойство
живых систем, связанное с изменениями
фенотипа и генотипа, возникающими под
влиянием внешней среды или в результате
изменений наследственного материала.

3.

Изменчивость
Наследственная
(генотипическая)
• Мутационная
(наследственная,
неопределенная,
индивидуальная).
• Комбинативная
(изменчивость,
возникающая путем
скрещивания).
• Цитоплазматическая
Ненаследственная
(фенотипическая)
• Модификационн
ая
(определенная,
групповая)
• Онтогенетическа
я
(возрастная)
3

4.

ОНТОГЕНЕТИЧЕСКАЯ
ИЗМЕНЧИВОСТЬ —
изменчивость, происходящая в процессе жизни
организма и представляющая собой различие
между молодым и взрослым организмами на
разных этапах развития (напр., молодые растения
часто имеют более простое строение листовой
пластинки, которая в процессе роста растения
усложняется).
4

5.

Модификационная
изменчивость
• способность организмов
изменять фенотип под влиянием
условий окружающей среды.
• Она не связана с изменениями
генотипа и в последующих
поколениях не передается.
5

6.

• Модификационная (фенотипическая)
изменчивость — изменения в организме,
связанные с изменением фенотипа
вследствие влияния окружающей среды и
носящие, в большинстве случаев,
адаптивный характер. Генотип при этом не
изменяется.
6

7.

Ненаследственная
(Модификационная) изменчивость
• Фенотип организма формируется в результате
взаимодействия генотипа и среды. Генотип
организма определяется в момент оплодотворения,
но степень его последующей реализации во многом
зависит от внешних факторов, воздействующих на
организм во время его развития. Один и тот же
генотип в разных условиях среды может давать
различное проявление признака.
Фенотип = генотип + окружающая среда

8.

Если посадить два семени
фасоли от одного растения в
разную почву, развиваться они
будут по-разному.
Если два черенка от одного
растения посадить в разную почву,
то они будут развиваться поразному

9.

• Влияние условий окружающей среды на
индивидуальное развитие организмов было доказано
французским ботаником Гастон Боннье. Корни
нескольких экземпляров растений одуванчика ученый
разрезал на две равные части. Затем одну из этих
частей высаживали в долине, другую –- в
высокогорных условиях Альп. Результаты опытов
показали, что данные растения имели значительные
различия по многим признакам. Одуванчик, выросший
в горных условиях, был приземистый, листья
прикорневые, корни глубокие. Одуванчик, выросший в
долине, имел высокие цветоносы, более крупные
листья, поверхностную корневую систему
9

10.

• Такое изменение формы стебля – результат
приспособления к суровым условиям высокогорья.
Опыт продолжили: семена обоих растений высеяли в
однотипных условиях среды. Из семян выросли
растения с одинаковым фенотипом независимо от
того, каким был фенотип родительских форм. Ученый
сделал вывод о том, что изменение фенотипа под
влиянием условий окружающей среды не вызывает
изменения генотипа. В этом и заключается одна из
особенностей
модификационной
изменчивости.
Однако степень изменчивости под действием
внешних факторов неодинакова для разных
признаков.
10

11.

Колеус, выросший на ярком
свету, имеет яркую, малиновую
окраску листьев.
Если переставить растение в
условия меньшей освещенности,
листья становятся более
зелеными.

12.

Причина изменений
изменение
условий
среды
• белокочанная
капуста в
условиях жаркого
климата не
образует кочана.

13.

Ненаследуемость
• Гималайский кролик с
типичной окраской
шерсти.
• К выщипанному участку
шерсти прикладывается
холод.
• На спине появляется
темноокрашенная
шерсть.

14.

Групповой характер изменений
• Листья лотоса имеют
разную форму в
зависимости от того,
находятся они под водой
или на поверхности воды:
подводные листья лотоса
узкие, ланцетовидные,
надводные —
воронкообразные

15.

Групповой характер изменений
• У водяного ореха подводные
листья перьевидные,
изрезанные, а надводные
— круглые.

16.

Значение изменений
• адаптация –
приспособление к
данным условиям
среды, выживание,
сохранение
потомства.
• Породы лошадей
и коров,
завезенных в
горы, становятся
низкорослыми.

17.

Качественные и количественные признаки.
• Некоторые признаки организмов представлены в пределах
вида ограниченным числом вариантов. В этих случаях различия
между особями четко выражены, а промежуточные формы
отсутствуют.
• К таким признакам, например, относятся группа крови у
человека, пол у животных и растений, окраска и форма у семян
гороха.
• Признаки, для которых характерна подобная дискретность
(прерывистость), и условия среды практически не влияют на их
формирование, называют качественными. Как правило,
наследование этих признаков подчиняется закономерностям,
установленным Г. Менделем.
17

18.

Качественные и количественные признаки.
• По ряду других признаков в пределах вида наблюдается
множество вариантов перехода от минимального до
максимального значения.
• Примерами таких признаков может служить молочность коров,
яйценоскость кур и др.
• Эти признаки называют количественными. Их устанавливают
измерением.
18

19.

Условная классификация модификационной
изменчивости
По изменяющимся признакам организма:
• морфологические изменения
• физиологические и биохимические адаптации — гомеостаз
(повышение уровня эритроцитов в горах и т. д.)
По размаху нормы реакции
• узкая (более характерна для качественных признаков)
• широкая (более характерна для количественных признаков)
19

20.

Условная классификация модификационной
изменчивости
По значению:
• 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).
20

21.

Закономерности модификационной
изменчивости.
• И для качественных, и для количественных признаков пределы
изменчивости определяются генотипом и называются нормой
реакции.
• Норма реакции – это пределы, в которых возможно
изменение фенотипических признаков у данного генотипа.
• Организм наследует не признак как таковой, а норму реакции.
• Норма реакции может быть широкой (признак под влиянием
среды изменяется в значительной степени) и узкой (признак
мало подвержен влиянию условий среды).
• Как правило, широкую норму реакции имеют количественные
признаки, а узкую – качественные признаки.
21

22.

Обусловленность пределов
изменчивости генотипом
• Норма реакциистепень
варьирования
признака от
минимального до
максимального
значения.

23.

• Норма реакции
для определенного
вида растения
23

24.

Норма реакции
Пределы модификационной изменчивости
Широкая норма
реакции
Узкая норма
реакции
Количественные признаки
Качественные признаки
Урожайность, удойность,
размер листьев
Цвет шерсти, жирность молока,
строение цветка
24

25.

Построение вариационной
кривой
Вариационная кривая – это
графическое изображение
зависимости между размахом
изменчивости признака и
частотой встречаемости
отдельных вариант данного
признака.
средняя величина
выраженности
признака
• М – средняя величина,
• V – варианта,
• P – частота встречаемости
вариант,
• n – общее число вариант
вариационного ряда.
25

26.

Вариационный ряд
Вариационный ряд представляет ряд вариант,
(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).
26

27.

Характеристика модификационной
изменчивости
• Обратимость — изменения исчезают при смене специфических
условий окружающей среды, спровоцировавших их
• Групповой характер – изменяются все особи вида
• Возникает направленно
• Возникает постепенно имеет переходные формы
• Является определенной
• Изменения в фенотипе не наследуются, наследуется норма
реакции генотипа
• Статистическая закономерность вариационных рядов
• Затрагивает фенотип, при этом не затрагивая сам генотип.
27

28.

Генотипическая изменчивость -
неопределенная - индивидуальная.
Комбинативная
Цитоплазматическая
Мутационная
28

29.

Комбинативная изменчивость
• Комбинативная изменчивость —
изменчивость, которая возникает
вследствие рекомбинации генов во время
слияния гамет.
В основе комбинативной изменчивости лежит
половое размножение организмов,
вследствие которого возникает огромное
разнообразие генотипов.
29

30.

Комбинативная изменчивость
• Основные причины:
Независимое расхождение гомологичных
хромосом в первом мейотическом делении.
Взаимный обмен участками гомологичных
хромосом, или кроссинговер. Рекомбинантные
хромосомы, оказавшись в зиготе, способствуют
появлению признаков, нетипичных для каждого из
родителей.
Случайное сочетание гамет при оплодотворении.
30

31.

Комбинативная изменчивость
31

32.

Мутации
(от лат. mutatio – изменение, перемена)
это внезапные наследуемые изменения
генетического материала, приводящие к
изменению тех или иных признаков
организма.
32

33.

Мутационная теория
Г. Де Фриз в 1901—1903 гг.
Мутации имеют индивидуальный характер.
Мутации возникают внезапно, скачкообразно,
как дискретные изменения признаков.
Это качественные изменения, которые
передаются из поколения в поколение.
Мутации проявляются по-разному и могут быть
как полезными, так и вредными.
Вероятность обнаружения мутаций зависит от
числа исследованных особей.
Сходные мутации могут возникать повторно.
Мутации ненаправленны (спонтанны), т. е.
мутировать может любой участок хромосомы.
33

34.

Классификация мутаций.
1. По уровню возникновения:
• - генные,
• - хромосомные
• - геномные.
2. По месту возникновения:
• - генеративные
• - соматические.
3. По характеру появления:
• - доминантные
• - рецессивные.
4. По значению:
• - полезные
• - нейтральные
• - летальные
5. По причинам:
• - спонтанные
• - индуцированные
34

35.

Классификация мутаций:
1. По уровню возникновения
Мутации
Генные
(точечные)
(изменение
структуры гена)
- изменение ДНК
- нарушение
порядка
нуклеотидов
Геномные
(изменение количества
хромосом в кариотипе)
- полиплоидия
- анеуплоидия:
Хромосомные
(изменение структуры
хромосом)
- потеря участка
хромосом
- Удвоение фрагмента
хромосом
- поворот части
хромосом на 180*
35

36.

Генные мутации
Возникают при повреждении
или нарушениях в порядке
или замене нуклеотидов,
появлении внутренней
дупликации или делеции в
молекуле ДНК.
Эти изменения отдельных
генов часто приводят к
тяжелым дегенеративным
заболеваниям, в частности,
многочисленным болезням
обмена веществ через
нарушения синтеза белков,
ферментов.

37.

Генные мутации
Серповидноклеточная анемия
Наследственное заболевание,
приводящее к смерти детей и
подростков.
В эритроцитах вместо
нормального гемоглобина A
содержится аномальный
гемоглобин S.
Аномалию вызывает мутация в
шестом нуклеотидном триплете
ДНК гена гемоглобина, что
приводит к замене в альфа-цепи
белка гемоглобина глутаминовой
(ГЛУ) кислоты на валин (ВАЛ).
(ГЛУ)
(ВАЛ)
37

38.

Генные мутации
фенилкетонурия
Наследственное заболевание
обнаруживающаяся у одного
из 10 000 новорожденных.
Заболевание характеризуется
резко выраженной
умственной отсталостью,
развивающейся вследствие
нарушения нормальных
биохимических процессов в
мозге из-за накопления в
организме фенилаланина.
38

39.

40.

ГЕННЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
ГЕМОФИЛИЯ
ДАЛЬТОНИЗМ
АЛЬБИНИЗМ

41.

Хромосомные
мутации
Делеция - это потеря участка хромосомы.
Дупликация – это удвоение участка хромосомы.
Инверсия – это поворот участка хромосомы на
180°.
Транслокация - обмен участками
негомологичных хромосом.
Слияние двух негомологичных хромосом в
одну.

42.

Хромосомные мутации

43.

Геномные мутации
Геномными называют мутации, приводящие к
изменению числа хромосом.
• Полиплоидия – кратное изменение числа
хромосом (3n, 4n,5n, 6n и т. д. до 10 –
12раз). Много полиплоидов среди
растений, они часто характеризуются более
мощным ростом, крупными размерами,
выносливостью.
• Анеуплоидия – некратное изменение числа
хромосом (2n +1; 2n-1; 2n+2; 2n-2; 2n+3 и
т.д.) Пример: синдром Дауна.

44.

Геномные мутации
СИНДРОМ ДАУНА
СИНДРОМ ШЕРЕШЕВСКОГО–
ТЕРНЕРА
СИНДРОМ КЛАЙНФЕЛЬТЕРА

45.

46.

Классификация мутаций:
2. По месту возникновения:
Генеративные
(в половых клетках)
Мутации,
возникшие в
половых клетках, не
влияют на признаки
данного организма,
а проявляются
только в следующих
поколениях.
Соматические (в клетках тела)
- проявляются у данного организма
- не передаются потомству при
половом размножении.
- при бесполом размножении, если
организм размножается из одной
клетки или из группы клеток, в
которых присутствует мутировавший
ген, мутации могут передаваться
потомству
- в растениеводстве соматические
мутации широко используются при
создании новых сортов культурных
растений
46

47.

Классификация мутаций:
3. По характеру проявлений:
• Доминантные
Близорукость
Дальнозоркость
Катаракта
Косоглазие
Полидактилия (добавочные
пальцы)
• Брахидактилия (короткие
пальцы)
• Рецессивные
Альбинизм
Ночная слепота
Дальтонизм
Врожденная глухота
Сахарный диабет
Гемофилия
47

48.

Классификация мутаций:
4. По значению:
• Летальные
• Нейтральные
• Полулетальные
• Полезные
48

49.

Классификация мутаций:
5. По причинам:
• Спонтанные
• В естественных условиях
• Под действием
мутагенных факторов
• Без вмешательства
человека
• Являются исходным
материалом для
естественного отбора
• Индуцированные
• При направленном
воздействии мутагенного
фактора
• С Вмешательством
человека
• Является исходным
материалом для
искусственного отбора
49