Медбио_6

1.

Севастопольский государственный университет
Кафедра «Радиоэкология и экологическая безопасность»
Медицинская
биология
канд. биол. наук, ст. науч. сотр.
Сытников Денис Михайлович

2.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем (2 ч):
Влияние среды на формирование фенотипа
Роль генотипа и условий внешней среды в формировании фенотипа
Комбинативная изменчивость
Мутационная изменчивость
Классификация мутаций
Закономерности мутационного процесса

3.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.1. Влияние среды на формирование фенотипа
Изменчивость – способность организма изменять свои признаки, она зависит от
генотипа и воздействия окружающей среды: это результат взаимодействия генотипа
со средой.
Признаки организмов делят на качественные (форма, окраска) и количественные
(высота, размер, масса, производительность).
Дискретная (прерывистая) изменчивость признаков даёт возможность чётко выделить
определённые группы особей (гладкая и морщинистая форма семян), непрерывная
изменчивость – это отсутствие чётких границ между признаками (величина листьев).
Вариационный ряд – ряд изменчивости признака, который образован отдельными
значениями вариант, расположенных в порядке увеличения или уменьшения
выраженности признака.
Норма реакции – предел изменчивости признака, который обусловлен данным
генотипом (наследуется не сам признак (!), а норма реакции: широкая, узкая.
Закон Адольфа Кетлé – наиболее часто встречаются средние варианты признака, чем
больше варианта отклоняется от среднего признака, тем реже она встречается.

4.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.1. Влияние среды на формирование фенотипа

5.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.1. Влияние среды на формирование фенотипа
количество семян каждой длины

6.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.1. Влияние среды на формирование фенотипа

7.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.2. Роль генотипа и условий внешней среды в формировании фенотипа
Ненаследственная (модификационная или фенотипическая) изменчивость –
возникает у организмов под влиянием условий среды, не приводит к
изменению генотипа, способствует формированию разнообразных фенотипов,
ограничена нормой реакции, в основе которой лежит генотип.
Модификации образуют вариационный ряд изменчивости признака в пределах
нормы реакции – от наименьшей до наибольшей величины.
Причина вариаций – воздействие различных условий на развитие признака.

8.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.2. Роль генотипа и условий внешней среды в формировании фенотипа

9.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.3. Комбинативная изменчивость
Наследственная (генотипическая) изменчивость – затрагивает генотип и
передаётся по наследству (комбинативная, мутационная).
Комбинативная изменчивость – появление новых сочетаний признаков
вследствие комбинации генов (новые признаки могут быть не характерны
для родителей).
Факторы комбинативной изменчивости:
-
случайная комбинация негомологичных хромосом в мейозе (независимое
наследование признаков);
-
рекомбинация генов в результате кроссинговера в процессе мейоза;
-
половой процесс, приводящий к случайному сочетанию отцовских и
материнских генов.

10.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.3. Комбинативная изменчивость

11.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.4. Мутационная изменчивость
Мутационная изменчивость – наследственные изменения генотипического
материала (хромосом и генов). Под воздействием внешней среды могут возникнуть
ошибки в репликации ДНК, нарушения в процессе деления клетки.
Мутации – внезапные скачкообразные изменения наследственного материала клетки;
они индивидуальны и возникают у единичных особей, не адекватны условиям среды;
в отличие от модификаций наследуются и связаны с изменениями генотипа.
Классификация мутаций:
-
биохимические (изменения белков-ферментов);
-
физиологические;
-
анатомо-морфологические (аномалии формирования органов и систем органов);
-
полезные, нейтральные, чаще – вредные;
-
прямые и обратные; спонтанные и индуцированные (мутагены);
-
ядерные и цитоплазматические (ДНК хлоропластов и митохондрий);
-
половые и соматические (по типу клеток);
-
генные, хромосомные, геномные (см. следующий слайд).

12.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.5. Классификация мутаций
Генные мутации (точковые) – качественные перестройки отдельных органов,
связанные с изменениями в структуре молекулы ДНК (результат ошибки при
репликациии).
-
изменения в единичных нуклеотидах ➢ аномальный ген ➢ аномальная структура
белка ➢ аномальный признак ➢ серповидно-клеточная анемия (глутамин ➢ валин),
фенилкетонурия (обмен фенилаланина), дальтонизм (недостаток пигмента),
гемофилия (недостаточность антигемофильного глобулина), альбинизм (нарушен
синтез меланина).
Хромосомные мутации (аберрации) – изменения структуры, размеров хромосом
(делеция, дупликация, транслокация, инверсия).
Геномные мутации – количественные изменения числа хромосом в клетке, результат
нарушения веретена деления (нерасхождение хромосом в мейозе):
-
полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом (3n, 4n …);
-
анеуплоидия (гетероплоидия) – изменение числа хромосом в кариотипе.

13.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.5. Классификация мутаций

14.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.5. Классификация мутаций

15.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.5. Классификация мутаций

16.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.6. Закономерности мутационного процесса
Генотип организма – устойчивая и консервативная система; несмотря на то, что процесс
репликации ДНК близок к совершенству, гену свойственна способность к мутированию.
Мутагены – факторы способные повысить частоту мутаций (рентгеновские лучи; α-, β-, и
γ-лучи; ультрафиолетовые лучи) и привести к появлению мутантов, особей резко
отличающихся по какому-либо признаку.
Мутации чаще всего рецессивны и скрыты в гетерозиготах.
Закон гомологичных рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова:
-
Роды и виды, генетически близкие между собой, характеризуются сходными рядами
наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах
одного вида, можно предвидеть наличие параллельных форм у других видов и родов.
-
Чем ближе генетически в общей системе расположены роды и виды, тем полнее
тождество в рядах их изменчивости.
-
Целые семейства растений характеризуются определённым циклом изменчивости,
проходящей через все роды, составляющие семейство.

17.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.6. Закономерности мутационного процесса

18.

Медицинская биология
Лекция 6. Изменчивость как свойство живых систем.
6.6. Закономерности мутационного процесса

19.

Практическое занятие 7
Генные мутации (2 ч)
Задания
Изучить лекционный (тема 5 и 6) и дополнительный [1, С. 67–181; 2, С. 107–222] материал
по вопросам наследственности и изменчивости и письменно ответить на контрольные
вопросы 1–20 [1, С. 181–182].
Получить у преподавателя методические рекомендации (Пз_7(1) и Пз_7(2) по теме
практической работы и зарисовать в альбоме, а также уметь объяснить: 1) схему мутации
с заменой азотистых оснований; 2) схему мутации со сдвигом рамки считывания
(неравноценный обмен при внутригенном кроссинговере); 3) схемы хромосомных
аберраций (делеция, дупликация, транслокация, инверсия).
Выполнить 4 контрольных задания из 17 (см. Пз_7(1). Студенты с фамилией на буквы от А
до Ж включительно выполняют задания 1–4; на буквы от З до О – 5–8; на буквы от П до Х –
9–12; на буквы от Ц до Я – 13–16.
1.
2.
Биология в 2 ч. Часть 1 : учебник для вузов / В.Н. Ярыгин [и др.] ; под редакцией В.Н. Ярыгина,
И.Н. Волкова. — 7-е изд., перераб. и доп. — Москва : Издательство Юрайт, 2023. — 427 с. — (Высшее
образование). — ISBN 978-5-534-04092-0. — Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. —
URL: https://urait.ru/bcode/512651
Биология : учебник / коллектив авторов ; под ред. А.Г. Мустафина. — Москва : КНОРУС, 2022. — С. 173–202.

20.

Практическое занятие 8
Модификационная изменчивость (2 ч)
Задания
Изучить лекционный и дополнительный [1, С. 116–121] материал по теме «Изменчивость как
свойство живых систем» и письменно ответить на контрольные вопросы 1–15 (Пз_8).
Получить у преподавателя методические рекомендации (Пз_8) по теме практической работы и
1) начертить в альбоме, а также уметь объяснить гистограммы, отражающие частоту
распределения признака в случае дискретной (прерывистой) и непрерывной изменчивости; 2)
дать определение понятиям среднего арифметического, стандартного отклонения,
стандартной ошибки и коэффициента вариации; 3) рассмотреть пример расчёта статистических
показателей для среднего веса, а также длины прыжка и произвести расчёт роста студентов
вашей группы (занести данные в таблицу, рассчитать показатели, сделать вывод).
1.
2.
Иванищев, В. В. Основы генетики : учебник / В.В. Иванищев. — Москва : РИОР : ИНФРА-М, 2023. — 207 с. — (Высшее
образование: Бакалавриат). — DOI: https://doi.org/10.12737/17443. - ISBN 978-5-369-01640-4. - Текст : электронный. URL: https://znanium.com/catalog/product/1905743 (дата обращения: 28.12.2023). – Режим доступа: по подписке.
Биология : учебник / коллектив авторов ; под ред. А.Г. Мустафина. — Москва : КНОРУС, 2022. — С. 173–202.

21.

Самостоятельная работа
Письменно раскрыть значение закона Вавилова для медицины и сельского
хозяйства.
Письменно дать определение современной селекции, описать основные её методы.
Законспектировать определения: «родственное скрещивание», «отдалённая
гибридизация», «имбридинг», «аутбридинг», «гетерозис».
Коротко объяснить, почему комбинативная изменчивость не порождает крупных
изменений в генотипе, которые необходимы для возникновения новых видов.