Некоторые вопросы генетики
Анализ различий модификационной и мутационной изменчивости. Генетический контроль синтеза белка. Сущность и примеры полимерного взаимодействия генов. Дрейф генов - микроэволюционный фактор. Термин "генофонд древесных пород". Истощение и потеря генофонда.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.05.2022 |
| Размер файла | 54,9 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/
Контрольная работа
Некоторые вопросы генетики
Выполнил студент
Рожков Федор Юрьевич
Санкт-Петербург
2022
Содержание
генетический контроль синтез белка
- 1. В чем различие модификационной и мутационной изменчивости?
- 2. Как осуществляется генетический контроль синтеза белка?
- 3. Сущность полимерного взаимодействия генов. Приведите примеры
- 4. Дрейф генов как микроэволюционный фактор
- 5. Что характеризует термин «генофонд древесных пород»? Какие причины обусловливают истощение и потерю генофонда?
- Список использованной литературы
1. В чем различие модификационной и мутационной изменчивости?
Изменчивость - это способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства.
Мутационная изменчивость лежит в основе появления новых признаков и характеризуется скачкообразными изменениями генотипа, передающимися следующим поколениям.
Модификационная изменчивость - это сходные изменения признаков у всех особей потомства популяции какого-либо вида в сходных условиях существования.
Их различия:
1) Мутации - это наследственная изменчивость (передаётся по наследству), модификации - ненаследственная.
2) Мутации - это генотипическая изменчивость (изменяется генотип, т.е. ДНК), модификации - фенотипическая (изменяется только фенотип, т.е. признаки)
3) Мутации - это неопределенная изменчивость, потому что нельзя заранее определить, какая именно будет мутация. Модификация - определенная изменчивость, потому что её можно заранее предсказать.
4) Мутации - это индивидуальная изменчивость, потому что у каждого организма происходят свои мутации. Модификации - групповая изменчивость, потому что в одинаковых условиях все изменяются одинаково.
5) Мутации - это неприспособительная изменчивость, мутации не приспосабливают организм к условиям жизни. Могут быть вредными, полезными и неутральными. Модификации - это приспособительная изменчивость, потому что они соответствуют окружающей среде. Полезны.
6) Частота появления: мутации ? единичны, модификации ? возникают массово.
2. Как осуществляется генетический контроль синтеза белка?
Синтез белка является сложным многоступенчатым процессом. В нем принимают участие ДНК, разные виды РНК и необходимые ферменты. Каждый белок синтезируется на своей особой матрице, для него нужна своя, особая и-РНК.
Образующиеся при синтезе белка полипептидные цепи определяют признаки клетки и организма в целом, формируя белковые структуры или управляя процессами метаболизма в качестве ферментов.
Синтез белка является сложным процессом. Его условно можно разделить на четыре этапа.
Первый этап синтеза белка - транскрипция -- перенос (переписывание) информации о нуклеотидном строении ДНК на РНК, происходит в ядре клетки. На участке определенного гена молекулы ДНК синтезируется информационная РНК (и-РНК).
Сплайсинг - это процесс удаления из ядерной и-РНК неинформативных участков (интронов) и сшивка информационных участков (экзонов).
Сплайсинг осуществляется при участии ферментов эндонуклеазы и экзонуклеазы, которые определяют место соединения интронных и экзонных участков, разрушают связи между ними, интронные участки при этом выпадают, затем фермент лигаза сшивает экзонные участки (восстанавливает связи).
Второй этап синтеза белка осуществляется в цитоплазме при участии транспортных РНК (т-РНК), которые доставляют аминокислоты к рибосоме.
Третий этап биосинтеза - трансляция (перенесение, передача) - синтез полипептидной цепи на рибосоме.
Четвертый этап. В это время линейная молекула полипептидной цепи приобретает трехмерную объемную структуру. Под влиянием возникающих водородных связей полипептидная цепочка скручивается в спираль, белковая молекула в этом случае принимает биологически активную конфигурацию - глобулу. ДНК локализована главным образом в ядре клеток. Синтез белков происходит в основном в цитоплазме.
Синтез белка контролируют гены-операторы. Совокупность рабочих генов - операторов и структурных генов - называется оперон. Опероны не являются самостоятельной системой, а «подчиняются» генам-регуляторам, отвечающим за начало или прекращение работы оперона. Свой контроль гены-регуляторы осуществляют при помощи специального вещества, которое они при необходимости синтезируют. Это вещество реагирует с оператором и блокирует его, что влечёт за собой прекращение работы оперона. Если же вещество реагирует с небольшими молекулами - индукторами, это будет являться сигналом к возобновлению работы системы.
Модель оперонов была разработана на микроорганизмах, но она соответствует и принципу работы генома эукариот. У последних гены образуют сложные системы, называемые супергенами, которые могут одновременно кодировать множество идентичных друг другу молекул белка.
Все многоклеточные организмы развиваются из одной-единственной клетки - зиготы. Процесс дифференцировки клеток, видимо, связан с управлением синтезом белка генами-регуляторами, но каким конкретно образом осуществляется это управление - пока остаётся неясным.
3. Сущность полимерного взаимодействия генов. Приведите примеры
Полимерия - тип взаимодействия неаллельных генов, при котором несколько пар неаллельных генов действуют на развитие одного признака. Такие гены называются полимерными. Их обозначают одной буквой, но с разными индексами, которые указывают на число аллельных пар в генотипе, обусловливающих развитие конкретного признака (А1А1А2А2).
Различают два варианта полимерии: с суммирующим действием генов и без усиления генов друг другом.
Суммирующее действие полимерных генов. В этом случае степень проявления признака зависит от числа доминантных аллелей в генотипе особи. Так, красная окраска зерен пшеницы определяется двумя и более парами генов. Каждый из доминантных генов этих аллелей определяет красную окраску, рецессивные гены определяют белый цвет зерен. Один доминантный аллель дает не очень сильно окрашенные зерна. Если в генотипе присутствуют два доминантных аллеля, интенсивность окраски повышается. Лишь в том случае, когда организм оказывается гомозиготным по всем парам рецессивных генов, зерна не окрашены. Таким образом, при скрещивании дигибридов происходит расщепление в отношении 15 окрашенных к одному белому. Но из 15 окрашенных один будет иметь интенсивный красный цвет, т.к. содержит четыре доминантных аллеля, четыре будут окрашены несколько светлее, т.к. содержат в генотипах три доминантных аллеля и один рецессивный аллель, шесть - еще светлее с двумя доминантными и двумя рецессивными аллелями в генотипах, четыре - еще более светлые, т.к. имеют лишь один доминантный и три рецессивных гена, то есть истинное расщепление будет 1:4:6:4:1.
По данному варианту полимерии наследуются окраска кожи, рост и масса у человека. Подобный же механизм наследования характерен для многих количественных, в том числе и хозяйственно-ценных признаков: содержание сахара в корнеплодах свеклы, содержание витаминов в плодах и овощах, длина колоса злаков, длина початка кукурузы, плодовитость животных, молочность скота, яйценоскость кур и др.
2. Полимерные гены не усиливают друг друга. В этом случае расщепление в F2 будет 15:1. Так, плоды пастушьей сумки могут быть треугольными (доминантный признак) и овальными (рецессив). Признак контролируется двумя парами полимерных генов. Если в генотипе растения имеется хотя бы один доминантный аллель из первой или второй пары полимерных генов, то форма плода у него будет треугольной (А1А2; А1а2; а1А2). Овальную форму плодов будут иметь лишь те растения, у которых в генотипе нет ни одного доминантного аллеля - а1а1а2а2.
Таким образом, накопление определенных аллелей в генотипе может привести к изменению выраженности признаков.
4. Дрейф генов как микроэволюционный фактор
Дрейф генов - один из факторов эволюции популяций. Благодаря дрейфу частоты аллелей могут случайно меняться в локальных популяциях, пока они не достигнут точки равновесия - утери одного аллеля и фиксации другого. В разных популяциях гены «дрейфуют» независимо. Поэтому результаты дрейфа оказываются разными в разных популяциях - в одних фиксируется один набор аллелей, в других - другой. Таким образом, дрейф генов ведет с одной стороны к уменьшению генетического разнообразия внутри популяций, а с другой стороны - к увеличению различий между популяциями, к их дивергенции по ряду признаков. Эта дивергенция в свою очередь может служить основой для видообразования.
В ходе эволюции популяций дрейф генов взаимодействует с другими факторами эволюции, прежде всего с естественным отбором. Соотношение вкладов этих двух факторов зависит как от интенсивности отбора, так и от численности популяций. При высокой интенсивности отбора и высокой численности популяций влияние случайных процессов на динамику частот генов в популяциях становится пренебрежимо малым. Наоборот, в малых популяциях при небольших различиях по приспособленности между генотипами дрейф генов приобретает решающее значение. В таких ситуациях менее адаптивный аллель может зафиксироваться в популяции, а более адаптивный может быть утрачен.
Наиболее частым последствием дрейфа генов является обеднение генетического разнообразия внутри популяций за счет фиксации одних аллелей и утраты других. Мутационный процесс, напротив, приводит к обогащению генетического разнообразия внутри популяций. Аллель, утраченный в результате дрейфа, может возникать вновь и вновь за счет мутирования.
Поскольку дрейф генов - ненаправленный процесс, то одновременно с уменьшением разнообразия внутри популяций, он увеличивает различия между локальными популяциями. Этому противодействует миграция. Если в одной популяции зафиксирован аллель А, а в другой а, то миграция особей между этими популяциями приводит к тому, что внутри обеих популяций вновь возникает аллельное разнообразие.
Популяционные волны и дрейф генов. Численность популяций редко остается постоянной во времени. За подъемами численности следуют спады. Популяционные волны играют очень важную роль в эволюции популяций. Дрейф генов мало сказывается на частотах аллелей в многочисленных популяциях. Однако в периоды резкого спада численности его роль сильно возрастает. В такие моменты он может становиться решающим фактором эволюции. В период спада частота определенных аллелей может резко и непредсказуемо меняться. Может происходить утеря тех или иных аллелей и резкое обеднение генетического разнообразия популяций. Потом, когда численность популяции начинает возрастать, популяция будет из поколения в поколение воспроизводить ту генетическую структуру, которая установилась в момент прохождения через «бутылочное горлышко» численности.
Эффект основателя. Животные и растения, как правило, проникают на новые для вида территории (на острова, на новые континенты) относительно малыми группами. Частоты тех или иных аллелей таких группах могут значительно отличаться от частот этих аллелей в исходных популяциях. За вселением на новую территорию следует увеличение численности колонистов. Возникающие многочисленные популяции воспроизводит генетическую структуру их основателей. Это явление - эффект основателя.
Дрейф генов и молекулярные часы эволюции. Конечным результатом дрейфа генов является полное устранение одного аллеля из популяции и закрепление (фиксация) в ней другого аллеля. Чем чаще тот или иной аллель встречается в популяции, тем выше вероятность его фиксации вследствие дрейфа генов. Расчеты показывают, что вероятность фиксации нейтрального аллеля равна его частоте в популяции.
Каждый аллель из тех, что мы наблюдаем в популяциях, когда-то возник в результате мутации. Мутации происходят со средней частотой 10-5 на ген на гамету на поколение. Следовательно, чем меньше популяция, тем меньше вероятность, что в каждом поколении хотя бы одна особь в этой популяции окажется носителем новой мутации. В популяции, состоящей из 100000 особей, в каждом новом поколении с вероятностью близкой к единице найдется новый мутантный аллель, но частота его в популяции (1 на 200000 аллелей) и, следовательно, вероятность его фиксации будет очень низкой. Вероятность того, что эта же мутация в том же поколении возникнет у хотя бы одной особи в популяции, состоящей из 10 особей, ничтожно мала, но если такая мутация все же произойдет в этой популяции, то частота мутантного аллеля (1 на 20 аллелей) и шансы на его фиксацию будут относительно высокими.
Большие популяции недолго «ждут» мутационного возникновения нового аллеля, но долго его фиксируют, а малые популяции очень долго «ждут» возникновения мутации, но после того, как она возникла, она может быть быстро зафиксирована. Из этого следует парадоксальный на первый взгляд вывод: вероятность фиксации нейтральных аллелей зависит только от частоты их мутационного возникновения и не зависит от численности популяций.
Поскольку частоты возникновения нейтральных мутаций примерно одинаковы у разных видов, то и скорость фиксации этих мутаций должна быть примерно одинаковой. Отсюда следует, что число мутаций, накопленных в одном и том же гене, должно быть пропорционально времени независимой эволюции этих видов. Иными словами, чем больше времени прошло с момента выделения двух видов из общего передкового вида, тем больше нейтральных мутационных замен различают эти виды. На этом принципе строится метод «молекулярных часов эволюции» - определения времени, прошедшего с момента, когда предки разных систематических групп стали эволюционировать независимо друг от друга.
5. Что характеризует термин «генофонд древесных пород»? Какие причины обусловливают истощение и потерю генофонда?
Генофонд того или иного вида представляет совокупность генов слагающих его особей. Т. Добжанский (1951) определяет генофонд как общую сумму различных генов в популяции, где индивидуальные гены имеют известную частоту. М.Е. Лобашев (1969) указывает, что все особи вида имеют общие характерные черты, а также свои индивидуальные генотипические различия, что в целом отражает генетическое разнообразие, которое называют «генофондом» вида. Вид у растений представляет собой сложную систему более мелких подразделений (подвидов, климатипов, экотипов и популяций), отражающую его генетическую дифференциацию. Основной формой существования вида является популяция. Поэтому теоретической основой изучения генофонда вида для последующего использования в практике лесного хозяйства и селекции является исследование популяционной структуры вида и внутри видов о и изменчивости.
В процессе развития человечества наши леса, как и остальные компоненты природы, подвергаются значительным изменениям. Так, в течение многих столетий выборочные рубки деревьев лучшего качества без заботы об их восстановлении в целом отрицательно влияют на лесонасаждения. Это приводит к обеднению мирового генофонда лесных древесных популяций.
Изменения современного мирового генофонда древесных пород под влиянием отрицательной селекции в лесоводстве побудили к созданию при департаменте лесного хозяйства ФАО отдела лесных ресурсов, а также экспертного совета по лесным генным ресурсам. Подобная группа организована также при Международном союзе лесных исследовательских организаций для разработки мероприятий по сохранению мировых естественных генных ресурсов.
Обследование генофонда древесных растений в настоящее время проводится путем изучения генетической структуры популяций основных лесообразователей.
При выборе признаков, фенотипическое проявление которых могло бы дать информацию о генофонде популяции, большое значение имеют два показателя: генетический и экономический. Генетическая характеристика генофонда включает степень наследуемости признаков, определяющую фенотипическую ценность популяции. Анализ генофонда популяции в первую очередь возможен именно по фенотипическим выражениям тех признаков, которые характеризуются высокой степенью наследуемости.
Причины утраты биоразнообразия:
1. Прямое воздействие человека на генофонд планеты и его разнообразие выражается в непосредственном истреблении, уничтожении животного и растительного мира. Оно может быть преднамеренным и непреднамеренным.
2. Под косвенным воздействием понимают прежде всего те изменения, которые человеческая деятельность вносит в среду обитания биологических видов и популяций, разрушая привычные для них экологические ниши, саму организацию их жизни.
Биологическое разнообразие утрачивается или оскудевает вследствие:
- уничтожения исходных экосистем в результате раскорчевки, выжигания и вырубки лесов, распашки степей, осушения болот и пойменных водоемов, застройки естественных ландшафтов, что ведет к полному разрушению привычных для живых организмов условий обитания;
- преобразования природных экосистем под воздействием разных видов человеческой деятельности (например, перевыпаса скота на пастбищах), что приводит к их обеднению;
- создания новых экосистем на месте прежних (строительство водохранилищ и пр.), что снижает их разнообразие и биологическую продуктивность;
- прямого изъятия из природной среды некоторых видов растений и животных под воздействием рубок леса, сенокошения, сбора ягод, грибов, вылова рыбы, охоты, что ведет к перераспределению, а иногда и к истреблению биоресурсов;
- ухудшения и полного изменения условий обитания растений и животных под влиянием химического и радиационного загрязнения и отравления атмосферы, водоемов, почв, что затрудняет самоочищение природных экосистем и обедняет их;
- появления таких неблагоприятных физических факторов окружающей среды, как массовая гибель животных от транспортных средств, промышленной и другой деятельности людей;
- биологического нарушения экосистем в результате непродуманных мер по акклиматизации растений и животных, чуждых новым условиям обитания;
- неконтролируемой рекреации, дачного строительства и т. п.
В процессе эксплуатации лесных ресурсов происходит сокращение видового и формового разнообразия древесной растительности. Утрата редких видов и снижение генетического потенциала природных популяций широко распространенных лесных древесных растений может привести к ослаблению устойчивости и продуктивности последующих поколений леса и существенно снизить возможности генетического улучшения искусственных лесных биогеценозов в будущем. В связи с этим проводят работы по сохранению генетического фонда древесных пород как базы для лесной генетики, селекции и семеноводства, являющимися основными методами повышения продуктивности лесов и обогащения их качественного состава, а также в целях длительного поддержания и изучения выдающихся по биологической продуктивности и другим показателям лесных экосистем.
Список использованной литературы
1. Генетика. Учебник для вузов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. - М: ИКЦАкадемкнига, 2006. - 638 с: ил.
2. Генетика. Учебник для вузов / Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. ? М: ИКЦАкадемкнига, 2006. ? 638 с.
3. Гуляев Г. В. Генетика. - 3-е изд., перераб. и доп.--М.: Колос, 1984.-- 351 с.
4. Инге-Вечтомов С. Г. Генетика с основами селекции: Учеб.для биол. спец. ун-тов. - М.: Высш. шк.,1989. - 591 с: ил.
5. Маркова И. А. Лесные культуры : учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования / И.А.Маркова, Ю.И.Данилов. - М. : Издательский центр «Академия», 2011. - 400 с.
6. Морозов Е. И, и др. Генетика в вопросах и ответах/Е. И. Морозов, Е. И. Тарасевич, В. С. Анохина. - 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Университетское, 1989. - 288 с.
7. Таранухо Г. И. Генетика. Курс лекций : учебно-методическое пособие / Г. И. Таранухо, Г. И. Витко. - Горки : БГСХА, 2018. - 188 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Описание комплементарного взаимодействия генов. Рассмотрение характерных особенностей модификационной и наследственной (комбинативной, мутационной) закономерностей изменчивости организма. Задачи и методы селекции растений, животных и микроорганизмов.
реферат [20,8 K], добавлен 06.07.2010Понятие "ген", развитие представлений о нем, раскрытие фундаментального понятия современной генетики. Структура генов и генетическая информация о первичной структуре белка. Структурные гены, характеризующиеся уникальными последовательностями нуклеотидов.
реферат [167,3 K], добавлен 29.09.2009Экспрессия генов - способность контролировать синтез белка. Структура и свойства генетического кода, его универсальность и просхождение. Передача генетической информации, транскрипция и трансляция. Митохондриальный и хлоропластный генетические коды.
реферат [41,5 K], добавлен 27.01.2010Эволюция представлений о гене. Основные методы идентификации генов растений. Позиционное клонирование (выделение) генов, маркированных мутациями. Выделение генов, маркированных делециями методом геномного вычитания и с помощью метода Delet-a-gen.
контрольная работа [937,4 K], добавлен 25.03.2016Формы взаимодействия аллельных генов: полное и неполное доминирование; кодоминирование. Основные типы взаимодействия неаллельных генов: комплементарность; эпистаз; полимерия; гены-модификаторы. Особенности влияния факторов внешней среды на действие генов.
курсовая работа [601,5 K], добавлен 21.09.2010Типы взаимодействия неаллельных генов. Теория Ф. Жакоба и Ж. Моно о регуляции синтеза и-РНК и белков. Дигибридное скрещивание при неполном доминировании. Неаллельные взаимодействия генов. Механизм регуляции генетического кода, механизм индукции-репрессии.
реферат [159,6 K], добавлен 29.01.2011Инсерционный мутагенез как метод прямой и обратной генетики. Типы инсерционных мутагенов и их особенности. Использование инсерционного мутагенеза для инактивации генов на основе явления РНК-интерференции. Выделение генов, маркированных инсерцией.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 25.03.2016Изучение регуляции экспрессии генов как одна из актуальных проблем современной генетики. Строение генома Drosophila melanogaster. Характеристика перекрывающихся генов leg-arista-wing complex и TBP-related factor 2. Подбор рациональной системы экспрессии.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 02.02.2018Дифференциальная экспрессия генов и ее значение в жизнедеятельности организмов. Особенности регуляции активности генов у эукариот и их характеристики. Индуцибельные и репрессибельные опероны. Уровни и механизмы регуляции экспрессии генов у прокариот.
лекция [2,8 M], добавлен 31.10.2016Основные типы взаимодействия неаллельных генов. Комплементарное взаимодействие на примере наследования формы гребня у кур. Расщепление по фенотипу. Эпистатическое взаимодействие генов. Доминантный эпистаз на примере наследования масти у лошадей.
презентация [121,3 K], добавлен 12.10.2015Особенности транскрипции генов оперонов на примере пластома ячменя. Структурно-термодинамические исследования генов. Поиск, картирование элементов геномных последовательностей. Анализ гена растительных изопероксидаз. Характеристика модифицированных генов.
реферат [23,2 K], добавлен 12.04.2010Использование трансгенных организмов: изучение роли определенных генов и белков; получение новых сортов растений и пород животных; в биотехнологическом производстве плазмид и белков. Выведение флуоресцентных свиней и генетический модифицированных кошек.
презентация [676,7 K], добавлен 25.12.2012Основные положения и этапы процесса экспрессии генов. Перенос информации о нуклеотидной последовательности ДНК на уровень РНК. Процессинг РНК у прокариот. Генетический код, его назначение и порядок формирования. Общие особенности процесса трансляции.
курсовая работа [54,6 K], добавлен 27.07.2009Мейоз 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 15.04.2014Ген как последовательность ДНК, несущая информацию об определенном белке. Идентификация генов по кластеру (группе) мутаций. Элементарный фактор наследственности: доминантные и рецессивные признаки. Независимость генов, роль хромосом в наследственности.
реферат [2,9 M], добавлен 26.09.2009Разнообразие генов, регулирующих процесс цветения растений. Схематическое изображение генеративного побега арабидопсиса. Молекулярная характеристика генов, контролирующих идентичность цветковой меристемы. Экспрессия генов идентичности цветковых меристем.
реферат [709,9 K], добавлен 06.01.2010Понятие "неаллельные гены". Исследование фенотипического проявления признаков при дигибридном скрещивании особей в случае различных форм взаимодействия неалельных генов – комплементарности, доминантного и рецессивного эпистаза, гипостаза и криптомерии.
презентация [1,7 M], добавлен 14.05.2015Особенности и этапы развития популяционной генетики животных. Характер наследования сцепленных с полом генов окраски меха у кошек. Механизмы наследования аутосомных генов влияющих на длину и цветовую вариацию меха у кошек. Геногеография данных животных.
курсовая работа [37,4 K], добавлен 11.09.2012Структурная и функциональная целостность высших растений, изучение тканей растений и познание особенностей строения, жизнедеятельности и эволюции растений. Генетический контроль гистогенеза, возможности комбинативной и мутационной изменчивости.
курсовая работа [70,8 K], добавлен 08.06.2012Комплементарность, эпистаз, полимерия – виды взаимодействия неаллельных генов. Наследование окраски цветов у душистого горошка, луковицы у лука, зерна у пшеницы, глаза дрозофилы, шерсти у собак. Изучение различных соотношений фенотипов при скрещивании.
презентация [1,1 M], добавлен 06.12.2013
