Изменчивость Изменчивость – способность

Изменчивость

Изменчивость – способность живых систем приобретать новые признаки (структурные, физиологические, биохимические) и особенности индивидуального развития под влиянием факторов среды

Изменчивость способность живых систем приобретать новые признаки (структурные, физиологические, биохимические) и особенности индивидуального развития под влиянием факторов среды обеспечивает разнообразие признаков и свойств у особей и групп особей любой степени родства присуща всем живым организмам

Изменчивость Фенотипическая Генотипическая Модификационная Случайная Генеративная Соматическая Комбинативная Мутационная Хромосомные Геномные Генные мутации мутации

Фенотип совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития (онтогенеза) формируется в результате взаимодействия наследственных свойств организма - генотипа и условий среды обитания

наследуется не готовый признак, но определенный тип реакции на воздействие факторов внешней среды генетическая информация определяет возможности развития свойств и признаков организма, то есть возможности развития фенотипа в условиях среды факторы внешней среды по отношению к генотипу могут способствовать или препятствовать фенотипическому проявлению генетической информации, усиливать или ослаблять степень реализации генетической информации

Принципы взаимодействия генотипа и окружающей среды Формирование фенотипа организм вне среды не существует генетической информация реализуется под контролем среды генотип способен дать разные фенотипы в процессе онтогенеза, в зависимости от условий среды, в которых генотип реализуется в организме развивается лишь те признаки, которые обусловлены генотипом фенотипические изменения происходят лишь в пределах «нормы реакции» условия среды могут влиять на степень выраженности наследственного признака у организма, имеющего соответствующий ген, то есть могут влиять на экспрессивность гена условия среды могут влиять на численность особей, у которых проявляется соответствующий наследственный признак, то есть могут влиять на пенетрантность гена в процессе онтогенеза

Среда 1 -го порядка - Среда 2 -го порядка совокупность - совокупность внутриорганизменных внешних по факторов, влияющих отношению в на реализацию организму генетической факторов, информации влияющих на реализацию генетической информации

Экспрессивность степень фенотипической выраженности определенного гена результат взаимодействия генотипа и факторов среды обитания взаимовлияния и взаимодействия генов в системе генотипа

Пенетрантность • частота проявлений гена • выражается в процентном отношении числа особей, у которых ген проявился в признак, к числу особей, являющихся носителями данного гена

Фенокопия явление, при котором признак под действием факторов внешней среды изменяется и копирует признаки другого генотипа, то есть ненаследственная изменчивость копирует наследственную изменчивость

Генокопия одинаковые фенотипические проявления мутаций разных генов

Норма реакции специфический диапазон изменчивости признака в зависимости от условий среды пределы модификационной изменчивости, допустимой при данном генотипе

Фенотипическая изменчивость • изменения признака, которые происходят под влиянием факторов среды обитания организма • обусловлена изменениями в степени реализации признака, не наследуется в ряду поколений

Модификационная изменчивость • фенотипические изменения не выходят за пределы «нормы реакции» и обусловлены известными факторами среды обитания • изменения в пределах нормы реакции - модификации

Норма реакции пределы модификационной изменчивости признака, которая возможна при данном генотипе

Норма реакции. Кривая распределения модификаций признака в вариационном ряду • V - варианты признака Р - частота встречаемости вариантов признака • Мо - мода или наиболее часто встречаемое значение признака • lim - пределы модификационной изменчивости признака (норма реакции)

3 ависимость интенсивности пигментации кожи у человека от количества доминантных аллелей в системе полигенов (Р) в генотипе

Средний рост российских рекрутов в XYIII веке

Фенотипическая изменчивость

Генотипическая изменчивость • изменчивость, обусловленная изменениями генотипа • изменения, возникшие в результате этого, наследуются

Комбинативная изменчивость обусловлена перекомбинацией генов родителей без изменения структуры генетического материала гены не изменяются, изменяется сочетания генов в генотипе, что приводит к появлению организмов с новым генотипом и фенотипом

Механизмами комбинативной изменчивости рекомбинация генов при кроссинговере независимое расхождение хромосом и хроматид при мейозе случайное сочетание гамет при оплодотворении.

Комбинативная изменчивость Наследование групп крови от родителей, имеющих I(0) и IY(АВ) группы крови, могут родиться дети, имеющие либо II(А), либо III(В) группы

Мутационная изменчивость возникает в результате мутации мутация – скачкообразное изменение генетического материала, возникшее под влиянием факторов среды и передающиеся по наследству мутагенез – процесс образования мутаций мутагены – факторы, вызывающие мутации

Классификация мутаций по причинам спонтанные (самопроизвольные) индуцированные по мутировавшим клеткам генеративные соматические по исходу для организма летальные полулетальные нейтральные положительные по изменениям генетического материала генные хромосомные геномные

Сдвиг рамки считывания (неравноценный обмен при кроссинговере) 1 1 2 1 - выпадение 3 -й и 4 -й пар нуклеотидов 2 - удвоение 3 -й и 4 -й пар

Транзиция • замена основания в нуклеотиде – пуриновое на пуриновое • А↔Г – пиримидиновое на пиримидиновое • Ц ↔Т – изменяется кодон, в котором произошло транзиция

Трансверзия • замена основания в нуклеотиде – пуриновое на пиримидиновое • А↔Ц – пиримидиновое на пуриновое • Г ↔Т – изменяется кодон, в котором произошло трансверзия

Мутации структурных генов • мисценс-мутации – изменение смысла кодонов, изменение последовательности аминокислот и изменение структуры синтезируемых белков, синтезируются новые белки • нонсенс-мутации – образование бессмысленных кодонов, не участвующих в синтезе

Мутации функциональных генов • мутации затрагивают гены-регуляторы и гены- операторы • белок-репрессор не соответствует гену-оператору ( «ключ не подходит к замочной скважине» ) – структурные гены работают постоянно и белки, закодированные в данном транскриптоне, синтезируются также постоянно • белок-репрессор постоянно блокирует ген-оператор и этот блок не устраняется индуктором ( «ключ не выходит из замочной скважины» ) – структурные гены постоянно не работают и не синтезируются белки, закодированные в данном транскриптоне; • нарушение чередования репрессии и индукции – при отсутствии индуктора специфический белок синтезируется, при наличии индуктора белок не синтезируется

Устойчивость генетического материала • диплоидный набором хромосом • двойная спираль ДНК • вырожденность (избыточность) генетического кода • повтором некоторых генов • репарация нарушенной структуры ДНК

Схема темновой репарации молекулы ДНК 1 - поврежденная молекула ДНК 2 - эндонуклеаза разрывает поврежденную цепь ДНК 3 - экзонуклеаза вырезает поврежденный участок 4 - ДНК-полимераза синтезирует фрагмент ДНК 5 - лигаза «сшивает» новый фрагмент ДНК с основной молекулой

Хромосомные мутации Внутрихромосомные мутации • делеция (нехватка) – выпадение части хромосомы • дупликация – удвоение участка хромосомы • инверсия – отрыв участка хромосомы, поворот на 180 о и прикрепление обратно

Хромосомные мутации Межхромосомные мутации перестройки между негомологичными хромосомами • транслокации – обмен участками между негомологичными хромосомами – реципрокные – две негомологичные хромосомы обмениваются сегментами – нереципрокные – сегменты одной хромосомы переносятся в другую – робертсоновские – соединение двух акроцентрических хромосом центромерными участками

Геномные мутации • обусловлены изменениями числа хромосом – полиплоидия – кратное гаплоидному увеличение числа хромосом: 3 n, 4 n, 5 n и т. д. – гаплоидия – одинарный набор хромосом – анеуплоидия – некратное увеличение или уменьшение числа хромосом : 2 n± 1, 2 n± 2 и т. д.

Сезонная изменчивость у бабочки пестрокрыльницы: слева — весенняя форма, справа — летняя

Рис. 4. Ненаследственная изменчивость величины клеток у инфузорий: вариация размеров в каждом из последующих клонов не зависит от размера исходной особи.

Рис. 5. Географическая изменчивость формы листа у растений ветреницы из различных районов Европы.