Skyriai: Biologija

Pamokos tikslai

1. Supažindinti studentus su paveldimo kintamumo formomis, jų priežastimis ir poveikiu organizmui. Ugdyti moksleivių gebėjimą klasifikuoti kintamumo formas ir palyginti jas tarpusavyje; pateikti pavyzdžius, iliustruojančius kiekvieno iš jų pasireiškimą;
2. Ugdyti žinias apie mutacijų rūšis;
3. Suformuluoti homologinių eilučių dėsnį ir paaiškinti jo reikšmę;
4. Įtikinkite gimnazistus, kad mutacijos procesas yra labai svarbus organinio pasaulio evoliucijai ir žmonių veisimo darbui.

Demonstracijos

• Įvairių tipų chromosomų mutacijų diagrama.
• Poliploidizacijos schema.
• Homologinė paveldimo kintamumo serija.

Sąlygos Genotipinis kintamumas, mutacijos, genų mutacijos, genominės mutacijos, chromosomų mutacijos:

• inversija;
• ištrynimas;
• dubliavimas;
• perkėlimas.

Užduotys mokiniams:

1. Suformuluokite homologinių eilučių dėsnį ir pateikite pavyzdžių.
2. Susipažinkite su N. I. biografija. Vavilovas ir žinojo pagrindinius jo mokslinius atradimus.
3. Padarykite lentelę „Kintamumo formos“

Darbas priekyje

1. Ką tiria genetika?
2. Ką reiškia terminas paveldimumas – kintamumas?
3. Kokias kintamumo formas žinote?
4. Ką reiškia reakcijos norma?
5. Kokie yra modifikavimo kintamumo modeliai?
6. Kaip besikeičiančios sąlygos veikia kiekybines ir kokybines charakteristikas? Pateikite pavyzdžių
7. Kas yra reakcijos norma? Kodėl kokybinių požymių įvairovė mažai priklauso nuo aplinkos sąlygų įtakos?
8. Kokią praktinę reikšmę žemės ūkyje turi gyvūnų ir augalų reakcijos normos?

Savarankiškas darbas kompiuteriu – bandomasis darbas

Užpildykite diagramą:

Mokiniai dirba kompiuteriu su 1 programa. (Pamokos metu atliekamos 1-5 užduotys).

1. Naujos medžiagos mokymasis

Paveldimo kintamumo sąvoka apima genotipinį ir citoplazminį kintamumą. Pirmasis skirstomas į mutacinį, kombinacinį ir koreliacinį. Kombinuota variacija atsiranda kryžminimosi metu, nepriklausomas chromosomų išsiskyrimas mejozės metu ir atsitiktinis lytinių ląstelių susiliejimas lytinio dauginimosi metu. Mutacijų kintamumas apima genomo, chromosomų ir genų mutacijas. Terminą mutacija į mokslą įvedė G. de Vries. Jo biografija ir pagrindiniai mokslo pasiekimai yra skyriuje. Genominės mutacijos yra susijusios su poliploidų ir aneuploidų atsiradimu. Chromosomų mutacijas lemia tarpchromosominiai pokyčiai – translokacija arba intrachromosominiai persitvarkymai: delecija, dubliavimas, inversija. Genų mutacijos aiškinamos nukleotidų sekos pokyčiais: jų skaičiaus padidėjimu ar sumažėjimu (delecija, dubliavimu), naujo nukleotido įterpimu arba dalies pasukimu geno viduje (inversija). Citoplazminis kintamumas yra susijęs su DNR, kuri randama ląstelės plastiduose ir mitochondrijose. Paveldimas giminingų rūšių ir genčių kintamumas paklūsta Vavilovo homologinių eilučių dėsniui.

Kintamumo modifikavimas atspindi fenotipo pokyčius, nedarant įtakos genotipui. Jo priešingybė yra kita kintamumo forma – genotipinė, arba mutacinė (pagal Darviną – paveldima, neapibrėžta, individuali), keičianti genotipą. Mutacija yra nuolatinis paveldimas genetinės medžiagos pokytis.

Individualūs genotipo pokyčiai vadinami mutacijų.

Mutacijų sąvoką į mokslą įvedė olandas de Vries. Mutacijos – tai paveldimi pokyčiai, lemiantys genetinės medžiagos kiekio padidėjimą arba sumažėjimą, nukleotidų ar jų sekos pasikeitimą.

Mutacijų klasifikacija

• Mutacijos pagal pasireiškimo pobūdį: Dominuojantis, recesyvinis.
• Mutacijos pagal jų atsiradimo vietą: somatinės, generatyvinės.
• Mutacijos pagal jų išvaizdos pobūdį: spontaniškos, sukeltos.
• Mutacijos pagal adaptacinę reikšmę: naudinga, žalinga, neutrali.

(Mirtina, pusiau mirtina.) Dauguma atsirandančių mutacijų yra recesyvinės ir nepalankios organizmui ir netgi gali sukelti jo mirtį. Kartu su aleliniu dominuojančiu genu recesyvinės mutacijos nepasireiškia fenotipiškai. Mutacijos vyksta lytinėse ir somatinėse ląstelėse. Jei lytinėse ląstelėse atsiranda mutacijų, jos vadinamos generatyvinis ir atsiranda kartoje, kuri vystosi iš lytinių ląstelių. Vegetatyvinių ląstelių pokyčiai vadinami Tokios mutacijos lemia tik tos organizmo dalies, kuri išsivysto iš pakitusių ląstelių, charakterį. Gyvūnams somatinės mutacijos neperduodamos vėlesnėms kartoms, nes naujas organizmas neatsiranda iš somatinių ląstelių. Augaluose yra kitaip: hibridinėse augalų organizmų ląstelėse replikacija ir mitozė skirtinguose branduoliuose gali vykti kiek skirtingai. Per kelias ląstelių kartas prarandamos atskiros chromosomos ir pasirenkami tam tikri kariotipai, kurie gali išlikti daugelį kartų.

Yra keli mutacijų tipai pagal pasireiškimo lygį:

1. Genominės mutacijos – ploidijos pokyčiai, t.y. chromosomų skaičius (skaitinės chromosomų aberacijos), kurios ypač būdingos augalams;
2. Chromosomų mutacijos – chromosomų struktūros pokyčiai (struktūrinės chromosomų aberacijos);
3. Genų mutacijos – tai atskirų genų pokyčiai;

Genominės mutacijos

Poliploidija yra daugkartinis chromosomų skaičiaus padidėjimas.
Aneuploidija yra papildomų chromosomų praradimas arba atsiradimas dėl mejozės sutrikimo.

Jie atsiranda dėl chromosomų skaičiaus ar struktūros pokyčių. Sutrikus chromosomų segregacijai, pastebimi ploidiškumo pokyčiai.

Chromosomų ligos

• Generacinės mutacijos
• XXY; XYU – Klinefelterio sindromas.
• XO – Šerševskio-Turnerio sindromas.

Autosominės mutacijos

• Patau sindromas (13 chromosomoje).
• Edvardso sindromas (18 chromosoma).
• Dauno sindromas (21 chromosomoje).

Klinefelterio sindromas.

XXY ir XXXY – Klinefelterio sindromas. Pasireiškimo dažnis 1:400 – 1:500. Kariotipas – 47, XXY, 48, XXXY ir kt. Vyro fenotipas. Moters kūno tipas, ginekomastija. Aukštos, palyginti ilgos rankos ir kojos. Blogai išsivystę plaukai. Sumažėja intelektas.

Šerševskio-Turnerio sindromas

X0 – Šereševskio-Turnerio sindromas (X monosomija). Pasireiškimo dažnis 1:2000 – 1:3000. Kariotipas 45,X. Fenotipas yra moteriškas. Somatiniai požymiai: ūgis 135 – 145 cm, sparno formos odos raukšlė ant kaklo (nuo pakaušio iki peties), žemos ausys, neišsivysčiusios pirminės ir antrinės lytinės savybės. 25% atvejų yra širdies ydos ir inkstų sutrikimai. Intelektas nukenčia retai.

Patau sindromas – Trisomija 13 (Patau sindromas) nustatoma naujagimiams, kurių dažnis yra apie 1:5000 – 1:7000 ir yra susijęs su įvairiais apsigimimais. SP būdingi daugybiniai įgimti smegenų ir veido apsigimimai. Tai ankstyvųjų smegenų, akių obuolių, smegenų kaulų ir kaukolės veido dalių formavimosi sutrikimų grupė. Paprastai sumažėja kaukolės apimtis. Kakta nuožulni, žema; voko plyšiai siauri, nosies tiltelis įdubęs, ausys žemos, deformuotos. Tipiškas SP požymis yra lūpos ir gomurio įskilimas.

Dauno sindromas – liga, kurią sukelia chromosomų komplekto nenormalumas (autosomų skaičiaus ar struktūros pokyčiai), kurios pagrindinės apraiškos yra protinis atsilikimas, savita paciento išvaizda ir įgimtos formavimosi ydos. Viena iš labiausiai paplitusių chromosomų ligų, pasireiškianti vidutiniškai 1 iš 700 naujagimių. Ant delno dažnai randama skersinė raukšlė

Chromosomų mutacijos

Yra keletas chromosomų mutacijų tipų, susijusių su chromosomų struktūros pokyčiais:

• delecija – chromosomos dalies praradimas;
• dubliavimas – chromosomos sekcijos padvigubėjimas;
• inversija - chromosomos sekcijos pasukimas 180 laipsnių;
• translokacija – chromosomos sekcijos perkėlimas į kitą chromosomą.
• transpozicija – judėjimas vienoje chromosomoje.

Ištrynimai ir dubliavimas keičia genetinės medžiagos kiekį. Jie atsiranda fenotipiškai, priklausomai nuo to, kokio dydžio yra atitinkamos chromosomų sritys ir ar jose yra svarbių genų. Dubliuojantis gali atsirasti naujų genų. Inversijų ir translokacijų metu genetinės medžiagos kiekis nekinta, tačiau kinta jos vieta. Tokios mutacijos taip pat atlieka svarbų vaidmenį, nes sunku sukryžminti mutantus su originaliomis formomis, o jų F1 hibridai dažniausiai yra sterilūs.

Ištrynimai. Žmonėms dėl ištrynimo:

• Vilko sindromas - didelėje 4 chromosomoje prarandama dalis
• „Katės verksmo“ sindromas – su 5 chromosomos delecija. Priežastis: chromosomų mutacija; chromosomos fragmento praradimas 5-oje poroje.
  Pasireiškimas: nenormalus gerklų vystymasis, katės verksmas ankstyvoje vaikystėje, fizinio ir psichinio vystymosi atsilikimas

Inversijos

• Tai yra chromosomos struktūros pokytis, kurį sukelia vienos iš jos vidinių skyrių pasukimas 180°.
• Panašios chromosomos persitvarkymas yra dviejų vienalaikių vienos chromosomos lūžių pasekmė.

Translokacijos

• Translokacijos metu keičiasi nehomologinių chromosomų dalys, tačiau bendras genų skaičius nekinta.

Pagrindų keitimas

1. fenilketonurija. Pasireiškimas: sutrikęs fenilalanino skaidymas; Tai yra atsakinga už demenciją, kurią sukelia hiperfenilalaninemija. Laiku paskyrus ir laikantis dietos (mityba, fenilalanino išeikvojimas) ir vartojant tam tikrus vaistus, šios ligos klinikinių apraiškų praktiškai nėra.
2. pjautuvinė anemija.
3. Morfano sindromas.

Genetinė(taškinės) mutacijos yra susijusios su nukleotidų sekos pokyčiais. Normalus genas (būdingas laukiniam tipui) ir iš jo atsirandantys mutantiniai genai vadinami aleliais.

Kai atsiranda genų mutacijos, atsiranda šie struktūriniai pokyčiai:

Genų mutacija

Pavyzdžiui, pjautuvo pavidalo ląstelių anemija atsiranda dėl vienos bazės pakeitimo kraujo globino b grandinėje (adeninas pakeičiamas timinu). Delecijos ir dubliavimo metu pasislenka tripletų seka ir atsiranda mutantai su „kadrų poslinkiu“, t.y. ribų poslinkiai tarp kodonų – iš mutacijos vietos pasikeičia visos vėlesnės aminorūgštys.

Pirminė hemoglobino struktūra sveikiems (1) ir pacientams, sergantiems pjautuvine anemija (2).

1. - Val-gis-ley-tre - už perpildymą. k-ta- glu-liz
2. - Val-gis-ley-tre - valinas- glu-liz

Beta-hemoglobino geno mutacija

Morfano sindromas

Didelis ligai būdingas adrenalino išsiskyrimas prisideda ne tik prie širdies ir kraujagyslių komplikacijų išsivystymo, bet ir prie kai kurių asmenų ypatingo tvirtumo ir protinio talento atsiradimo. Gydymo galimybės nežinomos. Manoma, kad tai turėjo Paganinis, Andersenas, Chukovskis

Hemofilija

Mutagenai – tai mutacijas sukeliantys veiksniai: biologiniai, cheminiai, fiziniai.

Mutacijų greitis gali būti padidintas eksperimentiškai. Natūraliomis sąlygomis mutacijos atsiranda staigių temperatūros pokyčių, ultravioletinių spindulių įtakos ir dėl kitų priežasčių. Tačiau daugeliu atvejų tikrosios mutacijų priežastys lieka nežinomos. Šiuo metu yra sukurti metodai, kaip dirbtinėmis priemonėmis padidinti mutacijų skaičių. Pirmą kartą buvo pastebėtas staigus paveldimų pokyčių, atsirandančių rentgeno spindulių įtakos, skaičiaus padidėjimas.

• Fiziniai veiksniai (įvairios jonizuojančiosios spinduliuotės rūšys, ultravioletinė spinduliuotė, rentgeno spinduliai)
• Cheminiai veiksniai (insekticidai, herbicidai, švinas, narkotikai, alkoholis, kai kurie vaistai ir kitos medžiagos)
• Biologiniai veiksniai (raupų virusai, vėjaraupiai, kiaulytė, gripas, tymai, hepatitas ir kt.)

Eugenika.

Eugenika yra mokslas apie žmonijos veislės tobulinimą.

Eugenika išvertus iš graikų kalbos reiškia geriausiųjų gimimą. Šis prieštaringas mokslas ieško būdų, kaip genetiniais principais pagerinti žmogaus paveldimas savybes. Jam visada buvo sunku išlikti grynu mokslu: jo raidą atidžiai sekė politika, savaip disponavusi jos vaisiais.

Senovės Spartoje žmonių atranka buvo vykdoma radikaliau, naikinant kūdikius, kurie neturėjo būsimam kariui būtinų fizinių savybių. Eugenikos tėvas, padėjęs ją moksliniu pagrindu, buvo Francis Galtonas 1869 m. Išanalizavęs šimtų talentingų žmonių kilmės dokumentus, jis padarė išvadą: genialūs sugebėjimai yra paveldimi.

Šiandien eugenika siekia išnaikinti paveldimas ligas iš žmonių rasės. Bet kuri biologinė rūšis bus ant sunaikinimo slenksčio, jei jos egzistavimas prieštaraus gamtai. Beveik pusė iš tūkstančio naujagimių gimsta su kokia nors paveldima patologija. Visame pasaulyje kasmet gimsta 2 milijonai tokių vaikų. Tarp jų – 150 tūkst., sergančių Dauno sindromu. Visi seniai žinojo, kad lengviau užkirsti kelią vaiko gimimui nei kovoti su ligomis. Tačiau tokios galimybės atsirado tik mūsų laikais. Prenatalinė diagnostika ir genetinis konsultavimas padeda išspręsti gimdymo galimybių problemą.

Šiuolaikinės medicininio genetinio konsultavimo galimybės leidžia nustatyti paveldimų ligų riziką nėštumo planavimo metu.

Nikolajus Ivanovičius Vavilovas

Nikolajus Ivanovičius Vavilovas (1887–1943) - Rusijos botanikas, genetikas, augalų selekcininkas, geografas. Suformulavo paveldimo kintamumo homologinės serijos dėsnį. Sukūrė kultūrinių augalų kilmės centrų doktriną.

Rusų mokslininkas N.I. Vavilovas nustatė svarbų modelį, žinomą kaip paveldimo kintamumo homologinių serijų dėsnis: genetiškai artimos rūšys ir gentys (susijusios viena su kita kilmės vienove) pasižymi panašiomis paveldimo kintamumo serijomis. Remiantis šiuo dėsniu, galima numatyti panašių pokyčių buvimą giminingose ​​rūšyse ir gentyse. Jis sudarė homologinių serijų šeimoje lentelę

javai Šis modelis pasireiškia ir gyvūnams: pavyzdžiui, graužikams yra homologinės kailio spalvų serijos.

Homologinių serijų dėsnis

Tyrinėdamas kultūrinių augalų ir jų protėvių paveldimą kintamumą N.I. Vavilovas suformulavo homologinių eilučių dėsnį: „Genetiškai artimoms rūšims ir gentims būdingos panašios paveldimos kintamumo serijos su tokiu reguliarumu, kad žinant vienos rūšies formų serijas, galima numatyti lygiagrečių formų buvimą kitose rūšyse ir gentyse. .

Remdamasis javų šeimos pavyzdžiu, Vavilovas parodė, kad panašios mutacijos aptinkamos daugelyje šios šeimos rūšių. Taigi juodos spalvos sėklos randamos rugiuose, kviečiuose, miežiuose, kukurūzuose ir kituose, išskyrus avižas, kviečių žoles ir soras. Visos tirtos rūšys turi pailgą grūdelių formą. Panašios mutacijos pasitaiko ir gyvūnams: albinizmas ir žinduolių plaukų trūkumas, galvijų, avių, šunų ir paukščių trumpaplaukiai plaukai. Panašių mutacijų atsiradimo priežastis yra bendra genotipų kilmė.

Taigi, vienos rūšies mutacijų atradimas suteikia pagrindą ieškoti panašių mutacijų giminingose ​​augalų ir gyvūnų rūšyse.

Homologinių serijų dėsnis

1. Kokios mutantų formos turėtų atsirasti artimai susijusiose rūšyse?
2. Kas yra homologinių serijų įstatymo įkūrėjas?
3. Ką sako įstatymas?

Namų darbai.

1. 24 dalis
2. Raskite mutacijų gamtoje pavyzdžių.

Tarp Žemės rutulio floros yra nemažai (daugiau nei 2500) augalų grupės, kurią augina žmonės ir vadinami. kultūrinis. Kultūriniai augalai ir jų suformuotos agrofitocenozės pakeitė pievų ir miško bendrijas. Jie yra žmogaus žemės ūkio veiklos, prasidėjusios prieš 7-10 tūkstančių metų, rezultatas. Laukiniai augalai, kurie tampa auginami, neišvengiamai atspindi naują jų gyvenimo etapą. Biogeografijos šaka, tirianti kultūrinių augalų paplitimą, prisitaikymą prie dirvožemio-klimato sąlygų įvairiuose žemės rutulio regionuose ir apimanti žemės ūkio ekonomikos elementus, vadinama. auginamų augalų geografija.

Pagal kilmę kultūriniai augalai skirstomi į tris grupes:

• jauniausia grupė
• piktžolių rūšis,
• seniausia grupė.

Jauniausia grupė kultivuojami augalai kilę iš rūšių, kurios vis dar gyvena gamtoje. Tai vaisiai ir uogos (obuoliai, kriaušės, slyvos, vyšnios), visi melionai ir kai kurie šakniavaisiai (burokėliai, rūtos, ridikai, ropės).

Piktžolių rūšys augalai tapo kultūros objektais, kur pagrindinė kultūra dėl nepalankių gamtinių sąlygų davė menką derlių. Taigi, žemės ūkiui pažengus į šiaurę, žieminiai rugiai pakeitė kviečius; Vakarų Sibire plačiai paplitusi aliejinė kamelinė, naudojama augaliniam aliejui gaminti, yra piktžolė linų pasėliuose.

Dėl seniausias kultūrinių augalų negalima nustatyti, kai jie buvo pradėti auginti, nes nebuvo išsaugoti jų laukiniai protėviai. Tai sorgai, soros, žirniai, pupelės, pupelės ir lęšiai.

Žaliavos poreikis kultivuojamų augalų veislių veisimui ir gerinimui paskatino sukurti doktriną apie jų kilmės centrai. Doktrina buvo pagrįsta Charleso Darwino egzistavimo idėja biologinių rūšių kilmės geografiniai centrai. Svarbiausių kultūrinių augalų geografines kilmės vietas 1880 metais pirmą kartą aprašė šveicarų botanikas A. Decandolle. Pagal jo idėjas, jos apėmė gana dideles teritorijas, įskaitant ištisus žemynus. Svarbiausius šios krypties tyrimus, praėjus pusei amžiaus, atliko puikus rusų genetikas ir botanikas-geografas N. I. Vavilovas, moksliniu pagrindu tyrinėjęs kultūrinių augalų kilmės centrus.

N.I. Vavilovas pasiūlė naują, kurį jis paskambino diferencijuota, būdas nustatyti pirminį kultūrinių augalų kilmės centrą, kuris yra toks. Iš visų auginimo vietų surinkta dominančio augalo kolekcija tiriama morfologiniais, fiziologiniais ir genetiniais metodais. Taigi nustatoma didžiausios tam tikros rūšies formų, savybių ir veislių įvairovės koncentracijos sritis.

Homologinių serijų doktrina. Svarbus teorinis N. I. Vavilovo tyrimų apibendrinimas yra jo sukurta homologinių serijų doktrina. Pagal jo suformuluotą homologinių paveldimo kintamumo eilučių dėsnį, ne tik genetiškai artimos rūšys, bet ir augalų gentys sudaro homologines formų eiles, t.y., egzistuoja tam tikras rūšių ir genčių genetinio kintamumo lygiagretumas. Artimos rūšys dėl didelio jų genotipų panašumo (beveik to paties genų rinkinio) turi panašų paveldimą kintamumą. Jei visi žinomi gerai ištirtos rūšies simbolių variantai yra išdėstyti tam tikra tvarka, tai beveik visi tie patys charakterio kintamumo variantai gali būti rasti ir kitose susijusiose rūšyse. Pavyzdžiui, minkštųjų, kietųjų kviečių ir miežių ausies spinalumo kintamumas yra maždaug toks pat.

N. I. Vavilovo interpretacija. Genetiškai artimoms rūšims ir gentims būdinga panaši paveldimo kintamumo serija, tokia reguliari, kad žinant vienos rūšies formų serijas, galima numatyti lygiagrečių formų buvimą kitose rūšyse ir gentyse. Kuo artimesnis ryšys, tuo pilnesnis kintamumo serijos panašumas.

Šiuolaikinis teisės aiškinimas. Giminingos rūšys, gentys, šeimos turi homologinius genus ir genų eiles chromosomose, kurių panašumas yra kuo išsamesnis, tuo arčiau lyginami taksonai evoliuciškai artimi. Giminingų rūšių genų homologija pasireiškia jų paveldimo kintamumo serijų panašumu (1987).

Įstatymo prasmė.

1. Paveldimo kintamumo homologinės serijos dėsnis leidžia rasti reikiamus simbolius ir variantus beveik begalinėje įvairių rūšių kultūrinių augalų ir naminių gyvūnų bei jų laukinių giminaičių formų įvairovėje.
2. Tai leidžia sėkmingai ieškoti naujų kultūrinių augalų veislių ir naminių gyvūnų veislių, turinčių tam tikras reikiamas savybes. Tai didžiulė praktinė įstatymo reikšmė augalininkystei, gyvulininkystei ir veislininkystei.
3. Jo vaidmuo kultūrinių augalų geografijoje yra panašus į D. I. Mendelejevo periodinės elementų lentelės vaidmenį chemijoje. Taikant homologinių eilučių dėsnį, galima nustatyti augalų kilmės centrą pagal giminingas rūšis, turinčias panašių savybių ir formų, kurios greičiausiai vystosi toje pačioje geografinėje ir ekologinėje aplinkoje.

Kultūrinių augalų kilmės geografiniai centrai. Norint atsirasti dideliam kultūrinių augalų kilmės centrui, N. I. Vavilovas laikė būtina sąlyga, be laukinės floros gausos auginimui tinkamomis rūšimis, senovės žemės ūkio civilizacijos buvimas. Mokslininkas padarė išvadą, kad didžiąją dalį kultūrinių augalų jungia 7 pagrindiniai jų kilmės geografiniai centrai:

1. Pietų Azijos atogrąžų,
2. Rytų Azijos,
3. Pietvakarių Azijos,
4. Viduržemio jūros,
5. Etiopijos,
6. Centrinė Amerika,
7. Andų.

Už šių centrų ribų buvo nemaža teritorija, kurią reikėjo toliau tirti, siekiant nustatyti naujus vertingiausių laukinės floros atstovų prijaukinimo centrus. N.I.Vavilovo pasekėjai - A.I.Kupcovas ir A.M.Žukovskis tęsė kultūrinių augalų centrų tyrimus. Galiausiai centrų skaičius ir jų aprėpta teritorija labai išaugo – jų buvo 12

1. kinų-japonų.
2. Indonezijos-Indokinijos.
3. australas.
4. Hindustanas.
5. Vidurinės Azijos.
6. Netoli Azijos.
7. Viduržemio jūros.
8. Afrikos.
9. Europos-Sibiro.
10. Centrinės Amerikos.
11. Pietų amerikietis.
12. Šiaurės Amerikietis

Homologinė paveldimo kintamumo serija- pristatyta koncepcija N. I. Vavilovas tiriant paralelizmus paveldimo kintamumo reiškiniuose pagal analogiją su homologinės serijos organiniai junginiai.

Homologinių serijų dėsnis: Genetiškai artimoms rūšims ir gentims būdingos panašios paveldimos kintamumo serijos su tokiu reguliarumu, kad žinant vienos rūšies formų eilutes, galima numatyti lygiagrečių formų buvimą kitose rūšyse ir gentyse.

Augalų polimorfizmo modeliai, nustatyti išsamiai ištyrus įvairių genčių ir šeimų kintamumą, tam tikru mastu gali būti lyginami su homologinėmis organinės chemijos serijomis, pavyzdžiui, su angliavandeniliais (CH 4, C 2 H 6, C 3 H 8 ...).

Reiškinio esmė ta, kad tiriant paveldimą kintamumą artimose augalų grupėse, panašiai alelinis figūros, kurios kartojosi skirtingose ​​rūšyse (pavyzdžiui, šiaudų mazgai javai Su antocianinas su dažais arba be jų, kukurūzų varpos Su awn ar be jo ir pan.). Tokio pakartojamumo buvimas leido numatyti dar neatrastų alelių, kurie yra svarbūs iš požiūrio taško, buvimą. veisimas dirbti. Tokius alelius turinčių augalų paieška buvo vykdoma ekspedicijose į spėjamą kultūrinių augalų kilmės centrai. Reikėtų prisiminti, kad tais metais dirbtinė indukcija mutagenezė cheminių medžiagų ar poveikio jonizuojanti radiacija dar nebuvo žinoma, o reikiamų alelių paieška turėjo būti atliekama natūralioje gyventojų.

N.I. Vavilovas savo suformuluotą dėsnį laikė indėliu į tuo metu populiarias idėjas apie natūralų kintamumo pobūdį, pagrindžiantį evoliucijos procesą (pavyzdžiui, teoriją). nomogenezė L. S. Bergas). Jis manė, kad evoliucijos pagrindas yra paveldimi variantai, kurie natūraliai kartojasi skirtingose ​​​​grupėse paralelizmo ir reiškinius mimika.

XX amžiaus 70–80-aisiais savo darbuose jis kreipėsi į homologinių serijų dėsnį. Mednikovas B. M., kuris parašė nemažai darbų, kuriuose parodė, kad būtent toks paaiškinimas apie panašių, dažnai iki smulkmenų, simbolių atsiradimą gimininguose taksonuose yra gana pagrįstas.

Giminingi taksonai dažnai turi giminingas genetines sekas, kurios iš esmės šiek tiek skiriasi, o kai kurios mutacijos įvyksta su didesne tikimybe ir paprastai pasireiškia panašiai skirtingų, bet giminingų taksonų atstovams. Kaip pavyzdys pateikta dviejų variantų fenotipiškai ryški kaukolės ir viso kūno struktūros mutacija: akromegalija Ir akromikrija, už kurią galiausiai atsakinga pusiausvyrą pakeičianti mutacija, savalaikis „įsijungimas“ ar „išsijungimas“ hormonų ontogenezės metu. somatotropinas Ir gonadotropinas.

Kultūrinių augalų kilmės centrų doktrina

Kultūrinių augalų kilmės centrų doktrina buvo suformuota remiantis Charleso Darwino (“Rūšių kilmė”, 1859 m. 12 skyrius) mintimis apie biologinių rūšių kilmės geografinių centrų egzistavimą. 1883 metais A. Decandolle paskelbė darbą, kuriame nustatė pagrindinių kultūrinių augalų pradinės kilmės geografines sritis. Tačiau šios teritorijos buvo apribotos ištisais žemynais ar kitomis gana didelėmis teritorijomis. Praėjus pusei amžiaus po Decandolle knygos išleidimo, žinios apie kultūrinių augalų kilmę labai išsiplėtė; Buvo išleistos monografijos apie įvairių šalių kultūrinius augalus, taip pat atskirus augalus. Šią problemą sistemingiausiai 1926-39 metais plėtojo N. I. Vavilovas. Remdamasis medžiaga apie pasaulio augalų išteklius, jis nustatė 7 pagrindinius geografinius kultūrinių augalų kilmės centrus.

1. Pietų Azijos atogrąžų centras (apie 33 % visų auginamų augalų rūšių).

2. Rytų Azijos centras (20% kultūrinių augalų).

3. Pietvakarių Azijos centras (4% kultūrinių augalų).

4. Viduržemio jūros centras (apie 11% kultūrinių augalų rūšių).

5. Etiopijos centras (apie 4% kultūrinių augalų).

6. Centrinės Amerikos centras (apie 10%)

7. Andų (Pietų Amerikos) centras (apie 8 proc.)

Kultūrinių augalų kilmės centrai: 1. Centrinės Amerikos, 2. Pietų Amerikos, 3. Viduržemio jūros, 4. Centrinės Azijos, 5. Abisinijos, 6. Vidurinės Azijos, 7. Hindustano, 7A. Pietryčių Azijos, 8. Rytų Azijos.

Daugelis tyrinėtojų, tarp jų P. M. Žukovskis, E. N. Sinskaja, A. I. Kupcovas, tęsdami Vavilovo darbus, patys pakoregavo šias idėjas. Taigi atogrąžų Indija ir Indokinija su Indonezija laikomos dviem nepriklausomais centrais, o Pietvakarių Azijos centras yra padalintas į Centrinę ir Vakarų Aziją, Rytų Azijos centro pagrindas yra Geltonosios upės baseinas Jangdzė, kur kinai, kaip ūkininkaujantys žmonės, prasiskverbė vėliau. Senovės žemdirbystės centrai taip pat buvo nustatyti Vakarų Sudane ir Naujojoje Gvinėjoje. Vaisinės kultūros (įskaitant uogas ir riešutus), turinčios platesnes paplitimo sritis, yra toli už kilmės centrų, labiau atitinkančios De Candolle idėjas. To priežastis slypi daugiausia miškinėje (o ne papėdėje, kaip daržovėms ir lauko kultūroms), taip pat atrankos ypatumai. Nustatyti nauji centrai: Australijos, Šiaurės Amerikos, Europos-Sibiro.

Kai kurie augalai anksčiau buvo auginami už šių pagrindinių centrų ribų, tačiau tokių augalų nedaug. Jei anksčiau buvo manoma, kad pagrindiniai senovės žemės ūkio kultūrų centrai buvo platūs slėniai Tigras, Eufratas, Ganga, Nila ir kitose didelėse upėse, Vavilovas parodė, kad beveik visi auginami augalai atsirado kalnuotuose tropikų, subtropikų ir vidutinio klimato zonų regionuose. Pagrindiniai daugumos kultūrinių augalų pradinio įvedimo į kultūrą geografiniai centrai siejami ne tik su floristiniu turtingumu, bet ir su senovės civilizacijomis.

Nustatyta, kad sąlygos, kuriomis vyko pasėlių evoliucija ir selekcija, kelia reikalavimus jo augimo sąlygoms. Visų pirma, tai yra drėgmė, dienos trukmė, temperatūra ir auginimo sezono trukmė.

Įvairių sisteminių augalų grupių paveldimo kintamumo tyrimas leido N. I. Vavilovui suformuluoti homologinių serijų dėsnis.

Šis įstatymas teigia:

"1. Genetiškai artimoms rūšims ir gentims būdingos panašios paveldimos kintamumo serijos su tokiu reguliarumu, kad žinant vienos rūšies formų serijas, galima numatyti lygiagrečių formų buvimą kitose rūšyse ir gentyse. Kuo arčiau gentys ir linonai (rūšys) yra genetiškai išsidėstę bendroje sistemoje, tuo išsamesnis panašumas jų kintamumo serijoje.

2. Visoms augalų šeimoms paprastai būdingas tam tikras kintamumo ciklas, einantis per visas šeimą sudarančias gentis ir rūšis.

N. I. Vavilovas išreiškė savo įstatymą formule:

G 1 (a + b + c + … +),

G 2 (a + b + c + … +),

G 3 (a + b + c + … +),

kur G 1, G 2, G 3 žymi rūšį, o a, b, c... yra įvairios skirtingos savybės, pavyzdžiui, spalva, stiebų, lapų, sėklų forma ir kt.

Įstatymo iliustracija gali būti lentelė, kurioje parodyta kai kurių javų šeimos bruožų ir savybių paveldimo kintamumo homologija. Tačiau šį ženklų ir savybių sąrašą būtų galima gerokai išplėsti.

Šiuo metu galime pagrįstai teigti, kad panašios mutacijos vyksta giminingose ​​rūšyse, kurios turi bendrą kilmę. Be to, net tarp skirtingų gyvūnų klasių ir tipų atstovų susiduriame su paralelizmu – homologinėmis morfologinių, fiziologinių ir ypač biocheminių savybių ir savybių mutacijų serijomis. Pavyzdžiui, panašios mutacijos vyksta skirtingose ​​​​stuburinių gyvūnų klasėse: albinizmas ir žinduolių beplaukis, paukščių albinizmas ir plunksnų nebuvimas, žuvų žvynų nebuvimas, galvijų, avių, šunų, paukščių pėdų trumpapirščiai ir kt. .

Homologinės biocheminių savybių mutacinio kintamumo serijos randamos ne tik aukštesniuosiuose organizmuose, bet ir pirmuoniuose bei mikroorganizmuose. Pateikiami duomenys apie biocheminius mutantus, kurie gali būti interpretuojami kaip homologinės serijos. Lentelėje pateikti duomenys apie biocheminius mutantus, kurie gali būti interpretuojami kaip homologinės serijos.

Kaip matome, panašių medžiagų (triptofano ar kinurenino), nulemtų genų, kaupimasis vyksta labai skirtingose ​​gyvūnų grupėse: dvišakėse, didžiakrūmiuose ir drugiuose. Tokiu atveju pigmentų biosintezė pasiekiama panašiai.

Remiantis homologinių eilučių dėsniu, reikėtų pripažinti, kad jei vienoje gyvūnų ar augalų rūšyje randama daugybė spontaniškų ar sukeltų mutacijų, tai panašios mutacijų serijos galima tikėtis ir kitose šios genties rūšyse. Tas pats pasakytina ir apie aukštesnes sistemines kategorijas. To priežastis yra bendra genotipų kilmė.

Labiausiai tikėtinas homologinių paveldimo kintamumo serijų kilmės paaiškinimas yra toks. Giminingos rūšys vienoje gentyje, gentys vienoje eilėje ar šeimoje gali atsirasti atrenkant įvairias naudingas atskirų bendrų genų mutacijas, pasirenkant formas su įvairiais naudingais chromosomų persitvarkymais. Šiuo atveju giminingos rūšys, kurios evoliucijoje išsiskyrė dėl skirtingų chromosomų pertvarkymų, gali turėti homologinius genus, tiek originalius, tiek mutantus. Rūšys taip pat gali atsirasti atrenkant spontaniškus poliploidus, turinčius vienarūšius chromosomų rinkinius. Šiais trimis paveldimo kintamumo tipais pagrįsta rūšių skirtumai užtikrina genetinės medžiagos bendrumą susijusiose sisteminėse grupėse. Tačiau iš tikrųjų situacija, žinoma, yra sudėtingesnė, nei dabar įsivaizduojame.

Galbūt biocheminiai chromosomų tyrimai, jų struktūros ir DNR, kaip materialios paveldimos informacijos nešėjos, vaidmens tyrimas pakels uždangą nuo šio vis dar nežinomo organinių formų vystymosi takų homologijos ir analogijos reiškinio.

Jei nukleorūgštys komplekse su baltymu yra pagrindinis substratas, suteikęs gyvų sistemų evoliucijos programavimą nuo pat ankstyviausių etapų, tai homologinių serijų dėsnis įgyja visuotinę reikšmę kaip panašių biologinių mechanizmų ir procesų serijų atsiradimo dėsnis. organinėje gamtoje. Tai taikoma tiek audinių morfologijai, jų funkcinėms savybėms, biocheminiams procesams, adaptacijos mechanizmams ir kt., tiek visų gyvų organizmų genetiniams mechanizmams. Stebima visų pagrindinių genetinių reiškinių analogija:

• ląstelių dalijimasis,
• mitozės mechanizmas,
• chromosomų dauginimosi mechanizmas,
• mejozės mechanizmas,
• tręšimas,
• rekombinacijos mechanizmas,
• mutacijos ir kt.

Evoliucijos procese gyvoji gamta buvo tarsi užprogramuota pagal vieną formulę, neatsižvelgiant į to ar kito tipo organizmo atsiradimo laiką. Žinoma, tokie hipotetiniai samprotavimai reikalauja patvirtinimo, pagrįsto daugelio žinių sinteze, tačiau akivaizdu, kad šios patrauklios problemos sprendimas yra šio šimtmečio darbas. Ji turėtų priversti tyrėjus ieškoti ne tiek ypatingų skirtumų, kurie apibūdina rūšių skirtumus, kiek jų bendrų bruožų, pagrįstų panašiais genetiniais mechanizmais.

Jei radote klaidą, pažymėkite teksto dalį ir spustelėkite Ctrl + Enter.

Vavilovo homologinių serijų dėsnis

Svarbus teorinis N. I. Vavilovo tyrimų apibendrinimas yra jo sukurta homologinių serijų doktrina. Pagal jo suformuluotą homologinių paveldimo kintamumo eilučių dėsnį, ne tik genetiškai artimos rūšys, bet ir augalų gentys sudaro homologines formų eiles, t.y., egzistuoja tam tikras rūšių ir genčių genetinio kintamumo lygiagretumas. Artimos rūšys dėl didelio jų genotipų panašumo (beveik to paties genų rinkinio) turi panašų paveldimą kintamumą. Jei visi žinomi gerai ištirtos rūšies simbolių variantai yra išdėstyti tam tikra tvarka, tai beveik visi tie patys charakterio kintamumo variantai gali būti rasti ir kitose susijusiose rūšyse. Pavyzdžiui, minkštųjų, kietųjų kviečių ir miežių ausies spinalumo kintamumas yra maždaug toks pat.

Interpretuoja N.I. Vavilovas. Genetiškai artimoms rūšims ir gentims būdinga panaši paveldimo kintamumo serija, tokia reguliari, kad žinant vienos rūšies formų serijas, galima numatyti lygiagrečių formų buvimą kitose rūšyse ir gentyse. Kuo artimesnis ryšys, tuo pilnesnis kintamumo serijos panašumas.

Šiuolaikinis teisės aiškinimas

Giminingos rūšys, gentys, šeimos turi homologinius genus ir genų eiles chromosomose, kurių panašumas yra kuo išsamesnis, tuo arčiau lyginami taksonai evoliuciškai artimi. Giminingų rūšių genų homologija pasireiškia jų paveldimo kintamumo serijų panašumu (1987).

Įstatymo prasmė

1. Paveldimo kintamumo homologinės serijos dėsnis leidžia rasti reikiamus simbolius ir variantus beveik begalinėje įvairių rūšių kultūrinių augalų ir naminių gyvūnų bei jų laukinių giminaičių formų įvairovėje.

2. Tai leidžia sėkmingai ieškoti naujų kultūrinių augalų veislių ir naminių gyvūnų veislių, turinčių tam tikras reikiamas savybes. Tai didžiulė praktinė įstatymo reikšmė augalininkystei, gyvulininkystei ir veislininkystei.

3. Jo vaidmuo kultūrinių augalų geografijoje yra panašus į D. I. Mendelejevo periodinės elementų lentelės vaidmenį chemijoje. Taikant homologinių eilučių dėsnį, galima nustatyti augalų kilmės centrą pagal giminingas rūšis, turinčias panašių savybių ir formų, kurios greičiausiai vystosi toje pačioje geografinėje ir ekologinėje aplinkoje.

4 bilietas

Charakteristikos paveldėjimas lytinių chromosomų skirtumų metu (pirminis ir antrinis X chromosomų nesusijungimas Drosophila)

Kaip minėta anksčiau, kai baltaakė Drosophila patelė kryžminama su raudonaakiu patinu F1 visos dukterys turi raudonas akis ir visi sūnūs, kurie gauna vienintelę X-chromosoma iš mamos, akys baltos. Tačiau kartais tokiuose kryžmuose pasirodo pavieniai raudonakiai patinai ir baltaakės patelės, vadinamosios išskirtinės muselės, kurių dažnis 0,1-0,001%. Tiltai teigė, kad tokių „išskirtinių individų“ atsiradimas paaiškinamas tuo, kad jų motinoje mejozės metu abi X chromosomos atsidūrė viename kiaušinyje, t.y. neatsirado neatitikimas X- chromosomos. Kiekvienas iš šių kiaušinėlių gali būti apvaisintas arba sperma, arba X-chromosoma arba Y-chromosoma. Dėl to gali susidaryti 4 zigotų tipai: 1) su trimis X- chromosomos - XXX; 2) su dviem mamomis X- chromosomos ir Y-chromosoma XXY; 3) su vienu tėvu X-chromosoma; 4) be X-chromosomos, bet su Y-chromosoma.

XXY yra normalios vaisingos patelės. XO- patinai, bet sterilūs. Tai rodo, kad Drosofiloje Y-chromosomoje nėra lytį lemiančių genų. Kai kerta XXY patelės su normaliais raudonakiais patinais ( XY) Tarp palikuonių rasta 4 % baltaakių patelių ir 4 % raudonakių patinų. Likusią palikuonių dalį sudarė raudonakės patelės ir baltaakiai patinai. Tokių išskirtinių individų atsiradimą autorius aiškino antriniu nesusipratimu X- chromosomos sergant mejoze, nes patelės, paimtos kryžmingai ( XXY), atsirado dėl pirminės chromosomų nesusijungimo. Antrinė chromosomų nesusijungimas tokioms patelėms mejozės metu stebimas 100 kartų dažniau nei pirminė nedisija.

Daugelyje kitų organizmų, įskaitant žmones, taip pat žinomas lytinių chromosomų neatskyrimas. Iš 4 palikuonių tipų, susidariusių dėl nesilaikymo X- chromosomos moterims, asmenims, kurių neturi X-chromosomos miršta embriono vystymosi metu. Zigotos XXX išsivysto moterims, kurios dažniau nei įprastai turi psichikos defektų ir nevaisingumo. Iš zigotų XXY išsivysto defektuoti vyrai - Klinefelterio sindromas - nevaisingumas, protinis atsilikimas, eunuchoidinis kūno sudėjimas. Palikuonys iš vieno X- chromosomos dažnai miršta embriono vystymosi metu, retos išgyvenusios moterys, sergančios Shereshevsky-Turner sindromu. Jie yra žemi, vaikiški ir sterilūs. Žmonėse Y-chromosomose yra genų, lemiančių vyriško organizmo vystymąsi. Su nebuvimu Y-Chromosomos vystosi pagal moterišką tipą. Žmonėms lytinių chromosomų nesusijungimas pasireiškia dažniau nei Drosophila; Vidutiniškai kiekvienam 600 gimusių berniukų tenka vienam Klinefelterio sindromui.