Тема 1-05-08. Генетика и эволюция

Генетика

Генетика - наука, изучающая наследственность и изменчивость – свойства, присущие всем живым организмам. Бесконечное разнообразие видов растений, животных и микроорганизмов поддерживается тем, что каждый вид сохраняет в ряду поколений характерные для него черты: на холодном Севере и в жарких странах корова всегда рождает теленка, курица выводит цыплят, а пшеница воспроизводит пшеницу. При этом живые существа индивидуальны: все люди разные, все кошки чем-то отличаются друг от друга, и даже колоски пшеницы, если присмотреться к ним повнимательнее, имеют свои особенности. Два эти важнейшие свойства живых существ – быть похожими на своих родителей и отличаться от них – и составляют суть понятий «наследственность» и «изменчивость».

Ген

Ген — структурная и функциональная единица наследственности, контролирующая развитие определённого признака или свойства.

Аллель

Аллель - один из возможных структурных вариантов гена. Аллели (аллельные гены) расположены в определённых участках гомологичных хромосом и определяют развитие одного из альтернативных вариантов какого-либо признака.

Рецессивные и доминантные гены

Рецесси́вный ген — генетическая информация, которая может подавляться воздействием доминантного гена и не проявляется в фенотипе. Рецессивный ген способен обеспечить проявление определяемого им признака только в том случае, если находится в паре с соответственным рецессивным геном. Если же он находится в паре с доминантным геном, то он не проявляется, так как доминантный ген подавляет его. Свойства, представленные рецессивными генами, проявляются в фенотипе у потомка лишь в том случае, если у обоих родителей присутствует рецессивный ген.

Доминантный ген всегда блокирует действие рецессивного.

Гомозиготы, гетерозиготы

Гомозиго́та (др.-греч. ὅμοιος — подобный, похожий, равный; ζυγωτός — спаренный, удвоенный) — диплоидный организм или клетка, несущий идентичные аллели в гомологичных хромосомах.

Ге́терозиго́тными называют диплоидные или полиплоидные ядра, клетки или многоклеточные организмы, копии генов которых в гомологичных хромосомах представлены разными аллелями. Когда говорят, что данный организм гетерозиготен (или гетерозиготен по гену X), это означает, что копии генов (или данного гена) в каждой из гомологичных хромосом несколько отличаются друг от друга.

Хромосомы

Хромосомы (греч. chrōma цвет, окраска + sōma тело) — основные структурно-функциональные элементы клеточного ядра, содержащие гены.

Геном

Гено́м — совокупность всех генов организма; его полный хромосомный набор.

Генотип

Генотип - все гены организма, в совокупности определяющие все признаки организма – его фенотип.

Фенотип

Фенотип - совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся в процессе его индивидуального развития.

Свойства генетического материала

Генетический материал - компоненты клетки, обеспечивающие хранение, реализацию, воспроизводство и передачу при размножении генетической (наследственной) информации. Свойства генетического материала – дискретность (наличие обособленных групп сцепления – хромосом), непрерывность (физическая целостность хромосомы), линейность (одномерность «записи» генетической информации), относительная стабильность (передача потомству с небольшими изменениями).

Изменчивость: наследуемая, ненаследуемая.

Генотипическая изменчивость характеризуется тем, что:

- передается по наследству;

- генотип особи подвергается изменениям;

- носит случайный характер.

В зависимости от того, какими именно изменениями генотипа определяется Генотипическая изменчивость, выделяют две её формы: мутационную (в результате мутаций) и комбинативную (как следствие новых комбинаций генов).

Комбинативная изменчивость

Комбинативная изменчивость является результатом появления у потомков новых комбинаций генов, унаследованных от родителей. В основе этого типа изменчивости лежит генетическая рекомбинация, происходящая во время мейоза.

Мутационная изменчивость

Мутации — качественные или количественные изменения ДНК клеток организма, приводящие к изменениям их генотипа. Мутационная теория была создана голландцем Гуго де Фризом, который и ввел этот термин. Начав в 1901 г. изучение наследования признаков у растений ослинника, он обнаружил, что, несмотря на то, что обычно удавалось предсказать появление растения с тем или иным фенотипом, иногда появлялись формы, имеющие признаки, не наблюдавшиеся в предыдущих поколениях. Ученый предположил, что такие аномалии связаны с возникновением каких-то фенотипически проявляющихся изменений в генотипе, которые, кроме того, могут передаваться потомству

Фенотипическая изменчивость - вся наблюдаемая изменчивость какого-либо признака или свойства в популяции. Обусловлена генетической изменчивостью и различиями в условиях внешней среды.

Модификациями называют изменения фенотипа, вызванные влиянием окружающей среды и не связанные с изменениями генотипа.

Свойства мутаций

Мутации передаются по наследству, чем обусловлена их роль в эволюции: только наследственные изменения могут стать достоянием последующих поколений при условии успешного размножения и выживания особей с этими мутациями.

Мутации вызываются различными внешними и внутренними факторами. Ультрафиолетовые лучи, колебания температуры, изменение химических реакций в клетке в связи с ее старением, действие различных химических веществ могут привести к изменениям структуры ДНК и целых хромосом.

Возникают мутации внезапно, скачкообразно, у отдельных особей вида и в большинстве случаев вредны для организма, так как расшатывают исторически сложившийся генотип. Одни и те же мутации могут возникать повторно.

Мутации ненаправленны: мутировать может любой ген, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков. При этом один и тот же фактор, например рентгеновское излучение, действуя на клетки, может вызвать самые разные мутации, которые трудно предвидеть.