Причини мутацій. 
Закон гомологічних рядів спадкової мінливості (реферат)

Реферат на тему:

Причини мутацій. Закон гомологічних рядів спадкової мінливості.

Тривалий час причини мутацій залишалися нез’ясованими. Лише 1927 року американський генетик Герман Джозеф Меллер встановив, що мутації можна викликати штучно. Опромінюючи рентгенівськи­ми променями дрозофіл, він спостерігав у них різно­манітні мутації. Фактори, здатні спричиняти мутації, називають мутагенними.

Які відомі групи мутагенних факторів? За по­ходженням мутагенні фактори бувають фізичними, хімічними та біологічними.

Серед фізичних мутагенів найбільше значення мають іонізуючі випромінювання, зокрема рентгенів­ське. Проходячи крізь живу речовину, рентгенівські промені вибивають електрони із зовнішньої оболон­ки атомів або молекул, унаслідок чого останні стають позитивно зарядженими, а вибиті електрони продов­жують цей процес, спричиняючи хімічні перетворен­ня різних сполук живих організмів. До фізичних мутагенів належать також ультрафіолетові промені, підвищена температура тощо.

Ультрафіолетові промені, як і рентгенівські, в опро­мінених клітинах призводять до змін, які, у свою чер­гу, є причиною мутацій, як правило, генних, і рідшехромосомних. Підвищена температура може збільши­ти частоту генних, а зростання її до верхньої межі вит­ривалості організмів, і хромосомних мутацій.

Хімічні мутагени було відкрито пізніше за фізичні. Значний внесок у їхнє вивчення зробила ук­раїнська школа генетиків, очолювана академіком С. М. Гершензоном. Нині відомо багато хімічних му­тагенів. Наприклад, алкалоїд колхіцин руйнує вере­тено поділу, що призводить до подвоєння числа хромосомних наборів у клітині. Газ іприт, який вико­ристовують як хімічну зброю, підвищує частоту му­тацій у піддослідних мишей в 90 разів. Хімічні мутагени здатні спричиняти мутації всіх типів.

До біологічних мутагенів належать віруси. У клі­тинах, уражених вірусами, мутації спостерігають знач­но частіше, ніж у здорових. Віруси можуть вводити певну кількість власної генетичної інформації в генотип кліти-ни-хазяїна. Вважають, що ці процеси відігравали важливу роль в еволюції прокаріотів, оскільки віруси таким чином переносять генетичну інформацію між клітинами різних видів хазяїв.

Є мутації, які виникають без помітного впливу му­тагенних факторів, так звані спонтанні мутації (від лат. спонтанеус — самочинний), наприклад, як помил­ки при відтворенні генетичного коду. їхні причини ще остаточно не з’ясовано. Ними можуть бути: природний радіаційний фон, космічні промені, які досягають по­верхні Землі.

Які існують біологічні антимутаційні механі­зми? Живі організми здатні певним чином захищати свої гени від мутацій. Приміром, більшість амінокис­лот закодована не одним, а кількома триплетамиба­гато генів у генотипі повторюють один одного. Змінені внаслідок мутацій ділянки молекули ДНК можуть ви­далятися за допомогою ферментів: утворюються два розриви, змінена ділянка видаляється, а на її місце вбудовується інша з притаманною цій частині моле­кули послідовністю нуклеотидів.

Які загальні властивості мутацій? До мутацій здатні всі живі організми. Вони виникають раптово, а зміни, спричинені мутаціями, стійкі й можуть успад­ковуватися. Мутації можуть бути шкідливими, нейт­ральними або, надзвичайно рідко, корисними для організмів. Одні й ті самі мутації можуть виникати неодноразово. Мутагени універсальні, тобто здатні спричиняти мутації в організмів будь-якого виду. На відміну від модифікацій, мутації неспрямовані: один і той самий мутагенний фактор, який діє з однаковою силою на ідентичні в генетичному відношенні орга­нізми (наприклад, на однояйцевих близнят), може спричиняти різні типи мутацій. Разом із тим різні за своєю природою мутагени можуть викликати у гене­тично різних організмів подібні спадкові зміни.

Ступінь вираженості мутаційних змін у фено­типі не залежить від інтенсивності й тривалості дії мутагенного фактора. Так, слабкий мутаген, який діє нетривалий час, іноді здатний спричинити значніші зміни у фенотипі, ніж сильніший. Проте із зростанням інтенсивності дії мутагенного фактора частота виникнення мутацій зростає лише до певної межі.

Для всіх мутагенних факторів не існує нижнього порогу їхньої дії, тобто такої межі зниження інтенсив­ності, після якої вони неспроможні спричиняти мутації. Ця властивість мутагенів має важливе теоре­тичне і практичне значення, оскільки свідчить про те, що генотип організмів необхідно захищати від усіх мутагенних факторів, якою б низькою не була інтен­сивність їхньої дії.

Різні види живих організмів і навіть різні особини одного виду, неоднаково чутливі до дії мутагенних факторів. Так, дорослі особини деяких груп членисто­ногих (наприклад, скорпіонів, багатоніжок-ківсяків) здатні витримувати дози радіації до 100 000 рад (1 рад = 1,07 рентгена). А для того щоб убити клітини деяких бактерій, необхідна доза близько 1 000 000 рад. Для людини смертельною вважають дозу 700 рад. При цьому, на ранніх етапах розвитку чутливість організ­му до мутагенних факторів вища, ніж у дорослих осо­бин. Так, доза в 200 рад здатна вбивати зародки комарів, тоді як дорослі комахи зберігають життє­здатність при дозах понад 10 000 рад.

Яке значення мутацій у природі та житті лю­дини? Мутації є основним джерелом спадкової мінли­вості - одного з факторів еволюції організмів. Завдяки мутаціям з’являються нові алелі (їх називають мутан­тними). Більшість мутацій шкідлива для живих істот, оскільки вони знижують їхню пристосованість до умов існування. Проте нейтральні мутації за певних змін середовища існування можуть виявитися корисними для організмів.

Мутації широко застосовують у селекції рослин і мікроорганізмів, оскільки вони дають змогу збільши­ти різноманітність вихідного матеріалу і тим самим підвищити ефективність селекційної роботи. Викори­стовують мутації і для розроблення генетичних ме­тодів боротьби з шкідниками сільського і лісового господарств, кровосисними комахами.

У лабораторних умовах на самців шкідливого для людини виду діють мутагенними факторами (наприклад, рентгенів­ськими променями), які впливають на статеві клітини. Вна­слідок цього такі самці стають нездатними до запліднення, їх випускають у природу, де вони паруються з самками. Відкладені цими самками яйця — нежиттєздатні. Так, не за­бруднюючи довкілля отрутохімікатами, можна достатньо ефективно знижувати чисельність шкідливих і кровосисних видів.

У чому суть закону гомологічних рядів спадко­вої мінливості? Закон гомологічних рядів спад­кової мінливості сформулював видатний російський генетик і селекціонер М.І. Вавилов. За цим законом, генетично близькі види іроди характеризуються по­дібними рядами спадкової мінливості з такою пра­вильністю, що, вивчивши ряд форм у межах одного виду або роду, можна передбачити наявність форм із подібним поєднанням ознаку межах близьких видів або родів. При цьому, чим тісніші родинні зв’язки між організмами, тим подібніші ряди їхньої спадкової мінливості. Цю закономірність М.І. Вавилов вста­новив для рослин, але вона виявилась уні­версальною для всіх організмів. Генетичною основою цього закону є те, що ступінь історичної спорідне­ності організмів прямо пропорційний кількості їхніх спільних генів. Тому і мутації цих генів можуть бути подібними. У фенотипі це проявляється подібною мінливістю багатьох ознак у близьких видів, родів й інших таксонів.

Закон гомологічних рядів спадкової мінливості по­яснює спрямованість історичного розвитку спорідне­них груп організмів. Спираючись на нього і вивчивши спадкову мінливість близьких видів, у селекції пла­нують роботу із створення нових сортів рослин і порід тварин з певним набором спадкових ознак. У систе­матиці організмів цей закон дає можливість передба­чити існування невідомих науці систематичних груп (видів, родів тощо) з певною сукупністю ознак, якщо форми з подібними поєднаннями ознак виявлено в споріднених групах.

Використана література

1. 1.Біологія.- К: Благовіст, 2001. 400с.

2. 2.Біологія.- К.: Вища школа, 2002. 622с.

3. 3.Біологія: Підручн. для 6-го кл./ Мусієнко М.М., Вервенс Ю. Г., та ін.- К: Генеза, 2002. 208с.- 4.93.

4. 4.Кучеренко М.Є., Вервес Ю. Г., Балан П. Г., Войціцький В. М. Загальна біологія.- К: «Генеза», 2001.;

5. 5.Кучеренко М. Е., Балан П. Г., Вервес Ю. Г., Войтюк О. Ю. та ін. Біологія.- К: Либідь, 1997. 416с.

6. 6.Кучеренко, Ю. Г. Вервес, П. Г. Балан та ін. Загальна біологія.- К.: Генеза, 1999. 464c.

7. 7.Кучеренко М. Е., Вервес Ю. Г., Балан П. Г. та ін. Загальна біологія.- К.: Генеза, 2000. 464с.

8. 8.Навчальний посібник з курсу «Біологія індивідуального розвитку» .- Запоріжжя: ЗДУ, 2003. 50с.

9. 9.Міщук Н., Страшнюк Н., Олійник І. Біологія — 9.- Тернопіль: Підручники & посібники, 1997. 128с.

10. 10.Мусієнко М.М., Вервес Ю. Г., Славний П. С., Балан П. Г., Войцехівський М.Ф. Біологія.- К.: Генеза, 2000. 264с.