какое значение имеет кроссинговер при образовании гамет для организмов и в эволюции ответ поясните
Задания части 2 ЕГЭ по теме «Виды изменчивости»
1. В чем проявляется значение мутаций для эволюции органического мира? Укажите не менее трех значений.
1) Мутации создают наследственное разнообразие популяции.
2) Мутации являются материалом для естественного отбора.
3) Редкие рецессивные мутации являются скрытым резервом изменчивости.
2. Объясните, в чем заключается сходство и различие мутационной и комбинативной изменчивости.
Сходство: мутационная и комбинативная изменчивость относятся к наследственной изменчивости.
Различие: мутации – это возникновение новых последовательностей ДНК, а комбинации – это перекомбинации старых.
3. Окраска шерсти зайца-беляка изменяется в течение года: зимой заяц белый, а летом серый. Объясните, какой вид изменчивости наблюдается у животного и чем определяется проявление данного признака.
Это модификационная изменчивость. Изменение окраски определяется длиной светового дня и температурой воздуха.
4. Приведите три примера модификационной изменчивости.
А) Отправим 100 человек на юг. Все они загорят.
Б) Заставим поднимать гантели 100 человек. Степень развития мускулатуры будет различной в зависимости от частоты и интенсивности тренировок.
В) Посадим растения из одного корня в разных условиях, например, на унавоженном огороде и на каменистой почве в горах. Растения вырастут разного размера в пределах нормы реакции.
5. Представьте, что вам необходимо исследовать какую-либо изменчивость. Какие эксперименты необходимо провести, чтобы определить, мутационная она или модификационная?
2. Различают ненаследственную и наследственную изменчивость. Комбинативная изменчивость – разновидность наследственной.
4. Ненаследственная изменчивость связана с изменением только фенотипа, с изменением генотипа связана наследственная изменчивость.
5. Нормой реакции называют пределы модификационной (ненаследственной) изменчивости.
7. Чем отличаются мутации от модификаций?
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.
8. На рисунке изображен стрелолист с листьями разных форм. Какая форма изменчивости характерна для разнообразия этих листьев? Объясните причину их появления. Какую форму листьев будет иметь стрелолист, выросший на отмели?
Это модификационная изменчивость. На форму развивающегося листа воздействуют условия среды: подводные листья (3) вырастают лентовидные, плавающие – эллиптические (2), надводные – стреловидные (1). На отмели все листья у стрелолиста будут стреловидные.
9. Какое значение имеет кроссинговер при образовании гамет для организмов и в эволюции? Ответ поясните.
1) кроссинговер приводит к появлению комбинативной изменчивости признаков у организмов;
2) повышаются адаптационные возможности организмов в изменяющихся условиях среды
3) разнообразие комбинаций признаков усиливает естественный отбор, что приводит к совершенствованию приспособленности организмов
10. Рассмотрите предложенную схему классификации видов изменчивости. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.
11. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их. (1) Белый цвет шерсти у горностаевых кроликов — это пример модификационной изменчивости, так же как у кроликов-альбиносов. (2) Однако, когда горностаевых кроликов отсадили в более холодное помещение, у них изменилась белая окраска кончиков ушей, хвостика и мордочки на чёрную. (3) Этого не происходило с кроликами-альбиносами. (4) Когда у горностаевого кролика выщипывали на небольшом участке кожи шерсть и охлаждали это место при температуре ниже 2 °С, то там вырастала чёрная шерсть. (5) Этот признак наследовался и потомством горностаевых кроликов. (6) Следовательно, возникновение чёрной шерсти у популяции горностаевых кроликов после охлаждения — это проявление наследственной изменчивости.
1) (1) Альбинизм — это результат мутации.
2) (5) Признак чёрной окраски участков шерсти у горностаевых кроликов не передаётся по наследству.
3) (6) Этот признак — проявление модификационной изменчивости под влиянием факторов внешней среды.
12. Рассмотрите предложенную схему классификации видов наследственной изменчивости. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.
Суть хромосомной теории наследования: основные положения, кроссинговер и сцепленное наследование
Суть хромосомной теории наследования
Кроссинговер и сцепленное наследование
Биологическую роль хромосом сложно не заметить. Правила стабильности числа, парности, индивидуальности, сложное поведение мейоза и митоза укрепили биологов во мнении, что хромосомы значимы и напрямую связаны, в частности, с передачей наследственных признаков.
Если гены, определяющие комбинированные признаки, находятся в разных парах гомологических хромосом, то происходит независимое комбинирование признаков. Поэтому любой организм имеет количество генов, ограниченное числом пар хромосом, которые могут независимо комбинироваться в мейозе.
К примеру, у кукурузы насчитывается больше 500 генов, у мухи дрозофилы — свыше 1000. У человека больше 30 тысяч генов, при том, что хромосом — 10, 4 и 23 пары.
Это говорит о том, что каждая хромосома содержит огромное количество генов.
Находящиеся в одной хромосоме и образующие группу сцепления гены наследуются вместе.
Сцепленное наследование — это общее наследование генов по Томасу Хант Моргану.
Из этого положения следует, что специфика гаплоидного набора хромосом определяет количество групп сцепления.
Сцепление не всегда бывает абсолютным — к этому заключению пришел Томас Хант Морган в своих дальнейших исследованиях. Он проводил эксперименты на плодовых мушках дрозофилах и выяснил, что полное сцепление случается только в 83% случаев: у одной половины потомства были длинные крылья и серое тело (41,5%), у другой — короткие крылья и черное тело (признаки только родительских форм). 17% случаев связаны с перекомбинацией признаков: 8,5% имело короткие крылья и серое тело, а другие 8,5% — длинные крылья и черное тело.
Причина нарушения сцепления генов — в кроссинговере.
Что такое кроссинговер?
Кроссинговер — это перекрест хромосом, который происходит в профазе I мейоза.
Чем больше расстояние между генами в хромосомах, тем выше вероятность перекреста и больше количество гамет, образованных в результате перекомбинации генов. Частота кроссинговера пропорциональна расстоянию, на котором находятся гены друг от друга. Основное биологическое значение кроссинговера — в увеличении комбинативной изменчивости, которая дает материал для естественного отбора.
Если говорить о количестве, то расстояние между генами коррелирует с частотой, с которой появляются кроссинговерные организмы. В примере выше этот показатель равен 17%. Это расстояние описывает силу сцепления и обозначается процентами рекомбинации кроссинговера или морганидами.
Один процент кроссинговера = одна морганида.
У одних генов наблюдается высокий процент сцепления, а у других — почти не выявляется. При этом в варианте сцепленного наследования максимальная величина кроссенговера — не больше 50%. Если этот показатель будет выше, то пары аллелей смогут беспрепятственно комбинироваться — в таком случае кросенговер невозможно будет отличить от независимого наследования.
Процент кроссинговера учитывается при составлении генетических карт хромосом, с нанесенным на них относительным расстоянием между генами.
Биологическое значение кроссинговера сложно переоценить. Благодаря генетической рекомбинации создаются условия для образования новых комбинаций генов и обеспечивается более высокая жизнеспособность организмов в ходе эволюции.
Основные положения хромосомной теории наследования
Впервые наблюдение хромосом в гаметах и зиготах стало возможно в конце 19 века, когда появились усовершенствованные микроскопы и цитологические методы. Важную роль ядра в регулировании развития признаков организма показал в 1902 году ученый Бовери. Еще ранее, в 1882 году, ученый Флемминг описал поведение хромосом во время митоза. А в 1900 году повторно были открыты законы Менделя. Независимо друг от друга, их оценили трое ученых: Фриз, Корренс и Чермак.
Американский цитолог У. Сеттон и немецкий эмбриолог Т. Бовери, взяв за основу описанные выше данные, предположили, что хромосомы — носители наследственной информации. Так была сформулирована хромосомная теория наследственности.
Согласно этой теории, каждая пара генов находится в паре гомологических хромосом, при этом, каждая хромосома является носителем одного гена. Поскольку у каждого организма признаков намного больше, чем хромосом, то в каждой хромосоме должно находиться большое количество генов.
Автором хромосомной теории наследования признан американский генетик Томас Хант Морган, который обнаружил линейный порядок расположения генов в хромосоме.
Описанные им закономерности, которые подтвердились и углубились позже на различных объектах, получили название хромосомной теории наследования.
Вот главные положения этой теории:
Какое значение имеет кроссинговер при образовании гамет для организмов и в эволюции ответ поясните
Анализ результатов нарушения сцепленного наследования генов позволяет определить последовательность расположения генов в хромосоме и составить генетические карты. Как связаны понятия «частота кроссинговера» и «расстояние между генами»? Какое значение имеет изучение генетических карт различных объектов для эволюционных исследований?
1. Частота (процент) перекреста между двумя генами, расположенными в одной хромосоме, пропорциональна расстоянию между ними. Кроссинговер между двумя генами происходит тем реже, чем ближе друг к другу они расположены. По мере увеличения расстояния между генами все более возрастает вероятность того, что кроссинговер разведет их по двум разным гомологичным хромосомам.
На основании линейного расположения генов в хромосоме и частоты кроссинговера как показателя расстояния между генами можно построить карты хромосом.
2. В исследованиях эволюционного процесса сравнивают генетические карты разных видов живых организмов.
Подобно тому, как анализ ДНК позволяет установить степень родства между двумя людьми, тот же самый анализ ДНК (сравнение отдельных генов или целых геномов) позволяет выяснить степень родства между видами, а зная количество накопленных различий, исследователи определяют время расхождения двух видов, то есть время, когда жил их последний общий предок.
С развитием молекулярной генетики было показано, что процессы эволюции оставляют следы в геномах в виде мутаций. Например, геномы шимпанзе и человека одинаковы на 96 %, а те немногие области, которые различаются, позволяют определить время существования их общего предка.
Можно, пользуясь генетическими приемами (исследованием строения хромосом, сопоставлением генетических карт, установлением аллельности генов), с достаточной точностью выяснить филогению нескольких родственных видов на протяжении отрезка времени, в течение которого они дивергировали от общего порядка. Но этот подход применим только к весьма близким формам, хорошо генетически изученным и, желательно, скрещиваемым друг с другом, т.е. к очень немногим и весьма узким систематическим группам, возникшим относительно недавно.
Помогите.
1 Какое значение имеет кроссинговер при образовании гамет для организмов и в
эволюции? Ответ поясните
2 Наследственное заболевание сахарный диабет (вызывается рецессивной мутацией)характеризуется повышением концентрации сахара в крови вследствие отсутствия инсулина. Человек может предавать этот аллель своим потомкам. Какие методы изучения наследственности человека позволили выявить причины этой болезни и характер наследования признака?
В труде «Происхождение человека и половой отбор» Дарвин применил эволюционную теорию для объяснения происхождения человека от животного.
Главная заслуга Дарвина в том,что он раскрыл движущие силы эволюции.Он материалистически объяснил возникновение и относительный характер приспособленности действием только естественных законов, без вмешательства сверхъестественных сил.
Биология существенно помогла в развитии смежных научных дисциплин, как, например, химия, психология, социология и т.д. Изучая принципы поведения простых по своей структуре групп животных, человек смог понять процессы, которые лежат в основе тех или иных явлений социальной природы самого Homo Sapience. Нельзя также не упомянуть о том, какое существенное влияние имела и имеет биология на развитие медицины.
Хромосомная теория
Хромосомная теория наследственности
Концепция данной теории заключается в том, что передача наследственной информации в ряду поколений осуществляется путем передачи хромосом, в которых в определенной линейной последовательности расположены гены.
Данная теория была сформулирована в начале XX века. Значительный вклад в ее развитие внес американский генетик Томас Морган.
Группы сцепления
В предыдущей статье были раскрыты суть и применение в задачах III закона Менделя, закона независимого наследования, в основе которого лежат гены, расположенные в разных хромосомах. Но что если гены лежат в одной хромосоме? Такие гены образуют группу сцепления, в этом случае говорят о сцепленном наследовании.
Сцепление генов
Далее Морган применил анализирующее скрещивание. Полученную в первом поколении дигетерозиготу (AaBb) он скрестил с черной особью с зачаточными крыльями (aabb). Результат весьма удивил Моргана и его коллег: помимо потомства с ожидаемыми фенотипами (серое тело + длинные крылья, черное тело + зачаточные крылья) были получены особи со смешанными признаками.
Потомство со смешанными признаками подразумевает под собой особи Aabb (серое тело + зачаточные крылья) и aaBb (черные тело + длинные крылья). Но откуда они могли взяться, если гены A и B находятся в одной хромосоме? Значит, образовались еще какие-то дополнительные гаметы, помимо AB и ab?
Пример решения генетической задачи №1
«Катаракта и полидактилия у человека обусловлены доминантными аутосомными генами, расположенными в одной хромосоме. Гены полностью сцеплены. Какова вероятность родить здорового ребенка в семье, где муж нормален, жена гетерозиготна по обоим признакам, мать жены также страдала обеими аномалиями, а отец был нормален».
Пример решения генетической задачи №2
«Гены доминантных признаков катаракты и эллиптоцитоза локализованы в 1-й аутосоме. Гены неполностью сцеплены. Женщина, болеющая катарактой и эллиптоцитозом, отец которой был здоров, выходит замуж за здорового мужчину. Определите возможные фенотипы потомства и вероятность рождения больного обеими аномалиями ребенка в этой семье».
Ключевые слова в тексте этой задачи, на которые следует обратить внимание: «гены неполностью сцеплены». Это означает, что между ними происходит кроссинговер.
Наследование, сцепленное с полом
Природа, несомненно, бережет женских особей. Женщины имеют две гомологичные хромосомы XX, и если ген наследственного заболевания попал в одну из X-хромосом, то чаще всего в другой X-хромосоме окажется «здоровый» ген, доминантный, которой подавит действие рецессивного гена. С генетической точки зрения, женщина будет носительницей заболевания, может его передать по поколению, но сама болеть не будет.
У мужчин если ген заболевания оказался в X-хромосоме, то не проявиться он не может. Именно по этой причине мужчины чаще страдают дальтонизмом, гемофилией и т.д.
Пример решения генетической задачи №3
«Рецессивный ген дальтонизма располагается в X-хромосоме. Женщина с нормальным зрением (отец был дальтоник) выходит замуж за мужчину с нормальным зрением, отец которого был дальтоником. Определите возможные фенотипы потомства».
Пример решения генетической задачи №4
Пример решения генетической задачи №5
«Рецессивные гены, кодирующие признаки дальтонизма и гемофилии, сцеплены с X-хромосомой. Мужчина с нормальным цветовым зрением и гемофилией женится на здоровой женщине, отец которой был дальтоником, но не гемофиликом. Известно, что мать женщины была гомозиготна по исследуемым признакам. Какое потомство получится от брака их дочери со здоровым мужчиной?»
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.