Генетика прокариот
Исследование закономерности наследственности и изменчивости организмов. Фенотипическая изменчивость как ответная реакция организма на изменение условий окружающей среды. Анализ возникновения мутаций и накопление мутантов в бактериальных культурах.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.07.2013 |
| Размер файла | 13,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Лекция
Генетика прокариот
Генетика прокариот изучает закономерности наследственности и изменчивости организмов, относящихся к этому обширному и многообразному царству.
Наследственность прокариот обеспечивает сохранение и точное воспроизведение признаков данного вида. Изменчивость определяет появление различий в признаках между особями одного вида бактерий, что в конечном итоге, в процессе эволюции, приводит к возникновению разнообразных форм жизни. Для прокариот, как и для эукариот, характерны два типа изменчивости: генотипическая (наследственная) и фенотипическая (модификационная). Фенотипические изменения признаков получили название модификаций.
Фенотипическая изменчивость. Фенотипическая изменчивость возникает как ответная реакция организма на изменение условий окружающей среды и проявляется у большинства особей в популяции. Она не является наследственной и не приводит к изменению генетического аппарата бактерий. Фенотипическая изменчивость носит адаптационный характер. Модификации бактерий проявляются лишь временно, в период непосредственного действия фактора, и исчезают при его устранении. Например, широко распространенные в почве бактерии рода Azotobacter активно фиксируют атмосферный азот в условиях его недостатка в почве и резко снижают азотфиксацию при внесении в почву минеральных азотных удобрений. Недостаток кальция в среде вызывает слизистый рост бацилл сибирской язвы, но стоит добавить кальций - слизеобразование прекращается. Роль фенотипической изменчивости сводится к обеспечению выживаемости микробной популяции в изменившихся условиях среды.
Генотипическая изменчивость. Генотипическая изменчивость прокариот проявляется в виде мутаций и рекомбинаций и осуществляется в результате изменений в первичной структуре генетического аппарата. Генотипические изменения возникают в природе как редкие события в жизни бактериальной популяции. Они не носят направленного характера и не являются адекватными изменению условий среды.
Анализ возникновения мутаций и накопление мутантов в бактериальных культурах был впервые проведен в 1943 году С. Лурия и М. Дельбрюком. Их работы заложили основы генетики бактерий.
Мутации - стойкие наследственные изменения в структуре генетического аппарата. Механизм мутаций заключается в выпадении, вставке или замене одной пары нуклеотидов либо группы нуклеотидов в молекуле ДНК, а также в изменении последовательности их расположения. Мутационной изменчивости подвержены такие признаки бактерий, как ауксотрофность по аминокислотам, пуринам, пиримидинам, витаминам и другим компонентам питательного субстрата, чувствительность, или резистентность к антибиотикам, ферментативная активность и т.д. Если мутантная бактериальная клетка оказывается лучше приспособлена к условиям окружающей среды, чем исходные особи, то потомство ее при размножении культуры будет занимать все большую часть популяции и постепенно вытеснит исходные клетки. В результате произойдет изменение генотипического состава и соответственно свойств данной культуры микроорганизма.
По происхождению различают спонтанные и индуцированные мутации.
Спонтанные мутации возникают в популяциях прокариот без видимого внешнего воздействия и проявляются в самопроизвольном изменении их генома. Примерами могут быть: устойчивость бактерий к фагам, к антибиотикам. В природе спонтанные мутации служат основным источником естественной изменчивости бактерий, а, следовательно, именно они лежат в основе эволюционного процесса прокариот.
Индуцированные мутации вызывают экспериментально действием какого-либо фактора - химического соединения или различного рода излучениями. Частота индуцированных мутаций значительно выше частоты спонтанных и зависит от природы мутагена и его дозы. По количеству мутировавших генов и характеру изменений в первичной структуре ДНК выделяют генные и хромосомные мутации. Генные мутации затрагивают только один ген и чаще всего являются точковыми. Последние представляют собой выпадение, вставку или замену одной пары нуклеотидов. Хромосомные мутации распространяются на несколько генов. Они носят характер крупных перестроек в отдельных фрагментах ДНК и проявляются в виде делеции - выпадения меньшего или большего числа нуклеотидов, инверсии - повороте участка ДНК на 1800 , дупликации - повторении какого-нибудь фрагмента ДНК. Нередко хромосомные мутации приводят к дезинтеграции всех систем бактериальной клетки, что сопровождается летальным эффектом.
Эксперименты по индуцированному мутагенезу бактерий используются для решения общебиологических проблем мутагенеза, а также прикладных задач промышленной и медицинской микробиологии.
Генотипическая изменчивость прокариот наблюдается в результате рекомбинации генетического материала за счет частичного объединения геномов двух клеток и проявляется в фенотипе бактерий. К рекомбинантной изменчивости генетического материала прокариот приводят трансформация, трансдукция и конъюгация. Эффективность генетических рекомбинаций может быть высокой только для близкородственных бактерий, имеющих родство в пределах вида. Индуцированный мутагенез применяется для создания высокопродуктивных промышленных штаммов микроорганизмов - продуцентов антибиотиков, ферментов, витаминов, аминокислот и других биологически активных веществ.
Контрольные вопросы
1. Что такое генотипическая (наследственная) изменчивость?
2. Что такое фенотипическая (модификационная) изменчивость бактерий?
3. Спонтанные и индуцированные мутации, их характеристика.
4. Использование индуцированного мутагенеза в медицинской промышленности.
Использованная литература
наследственность фенотипический мутация бактериальный
1. Микробиология. М.В. Гусев, Л.А. Минеева. // Москва. «Академия». - 2007. - 464 с.
2. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. Л.Б. Борисов. // Москва. -2005. - 736 с.
3. Нетрусов А.Н., Котова И.Б. Общая микробиология. // Москва. - «Академия». - 2007. - 288 с.
4. А.А. Тлепов. Микробиология. // Алматы. - «Эверо». - 2011. - 314 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проведение исследования в области генетики и изменчивости микроорганизмов. Характеристика S- и R-форм колоний. Фенотипическая изменчивость (модификация). Возникновение бактериальной мутации. Генетические рекомбинации и трансформация. Структура плазмидов.
реферат [20,3 K], добавлен 07.06.2015Ламарк об изменчивости наследственности. Градация Ламарка на уровне высших систематических единиц - классов. Изменение условий внешней среды как один из факторов изменчивости. Закон "упражнений и неупражнений". Закон наследования приобретенных признаков.
презентация [666,1 K], добавлен 13.11.2013Генетика как наука, изучающая явления наследственности и изменчивости в человеческих популяциях, особенности наследования нормальных и патологических признаков, зависимость заболеваний от наследственной предрасположенности и факторов внешней среды.
презентация [4,0 M], добавлен 21.02.2014Исследование молекулярно-цитологических основ мутационной изменчивости. Изучение разнообразия соматических и генеративных мутаций. Выявление причин возникновения мутаций. Значение мутаций в природе и жизни человека. Биологические и физические мутагены.
презентация [19,1 M], добавлен 24.04.2016Сущность и источники генетической изменчивости в природных популяциях. Характеристика комбинативного и мутационного видов наследственной изменчивости. Особенности фенотипической изменчивости, происходящей в результате влияния условий окружающей среды.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.09.2011Понятие о наследственности и изменчивости. Общие закономерности мутагенеза. Особенности действия физических и химических мутагенов. Использование индуцированного мутагенеза. Генетические последствия загрязнения окружающей среды.
реферат [35,1 K], добавлен 04.09.2007Обусловленность наследственной изменчивости типов мутаций и их комбинаций в последующих скрещиваниях. Генные, геномные, хромосомные мутации. Снижение жизнеспособности особей как последствие мутаций. Причины возникновения мутаций, безуспешность их лечения.
презентация [5,5 M], добавлен 11.02.2010Модификационная изменчивость - процесс взаимосвязи организма со средой; популяции и чистые линии; фенотип и генотип. Мутационная изменчивость: типы, классификация. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, использование в селекции.
курсовая работа [53,6 K], добавлен 09.06.2011Понятие и функции изменчивости как способности живых организмов приобретать новые признаки и свойства, значение данного процесса в приспособлении к изменяющимся условиям среды обитания. Понятие и характер, этапы протекания мутационной изменчивости.
презентация [659,7 K], добавлен 30.11.2013Изменчивость (биологическая)- разнообразие признаков и свойств у особей и групп особей любой степени родства, ее формы. Генетическая рекомбинация и трансформация. Изменчивость фагов и микроорганизмов. Практическое применение изменчивости микроорганизмов.
реферат [20,6 K], добавлен 26.12.2013Роль генетики в сельском хозяйстве и медицине. Суть и понятие о множественном аллелизме, особенности фенотипической гетерогенности популяций, закономерности наследственности и изменчивости организмов. Примеры наследования по типу множественных аллелей.
реферат [572,1 K], добавлен 20.12.2011Способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству на молекулярно-генетическом уровне. Изменчивость наследственного материала. Процесс возникновения мутаций. Результаты, причины и значение генетических мутаций у человека.
презентация [21,5 M], добавлен 03.10.2014Наследственность - способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Методы изучения наследственности человека, виды и способы скрещивания. Закономерности изменчивости, факторы приводящие к мутациям. Генные болезни.
курсовая работа [120,6 K], добавлен 05.03.2011Изменчивость - возникновение индивидуальных различий. Сравнительная характеристика форм изменчивости. Модификационная изменчивость. Генотипическая изменчивость. Комбинативная изменчивость.
реферат [21,2 K], добавлен 04.09.2007Генетика – наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими, ее основные разделы. Пути развития отечественной генетики. История деятельности русских учёных в данной области: Филипченко, Четверикова, Лобашёва, Кольцова.
реферат [40,6 K], добавлен 27.02.2011Закономерности наследственности и мутационной изменчивости как основа теории селекции, ее задачи и методы. Выведение новых пород животных, сортов растений, микроорганизмов с учетом законов эволюции, роль внешней среды в развитии и формировании признаков.
презентация [16,6 K], добавлен 02.11.2011Принципы передачи наследственных признаков от родительских организмов к их потомкам, вытекающие из экспериментов Грегора Менделя. Скрещивание двух генетически различных организмов. Наследственность и изменчивость, их виды. Понятие о норме реакции.
реферат [19,2 K], добавлен 22.07.2015Мейоз как один из ключевых механизмов наследственности и изменчивости. Биологическое значение мейоза: поддержание постоянства кариотипа в ряду поколений, обеспечение рекомбинации хромосом и генов. Законы Грегора Менделя как основа классической генетики.
презентация [3,3 M], добавлен 15.04.2014Предпосылки эволюции: изменчивость и наследственность. Формы изменчивости, основные понятия и термины. Наследственные изменения - мутации. Эволюционная характеристика мутаций. Генетические различия между близкими группами. Корреляции.
курсовая работа [280,9 K], добавлен 09.11.2006Генетика и история ее развития, наследственность и изменчивость. Структурно-функциональная организация клеток эукариотического и прокариотического типов, нуклеиновые кислоты и молекулярные носители наследственности, биотехнология и генная инженерия.
дипломная работа [101,6 K], добавлен 15.05.2012
