Наслідування ознак в процесі індивідуального розвитку

Міністерство  науки і освіти , молоді та спорту України

Кіровоградський національний технічний університет

 

Кафедра загального землеробства

 

РЕФЕРАТ

З генетики

на тему:

«Наслідування ознак в процесі індивідуального розвитку»

                                                                                                            

           

 

                                                                                                          Виконала:

                                                                                                          ст. гр. АГ-10 -2

                                                                                                Бука А.В.

                                                                                                  Перевірив:

                                                                                                         Іщенко В.А.

 

Кіровоград 2012

 

План

1. Визначення та значення індивідуального розвитку для рослин...…………………………………………………………………………3

2. Характеристика та значення гена в процесі успадкування ознак…………………………………………………………………………..…4

3. Сучасний стан теорії  гена……………………………………………..…….…5

4. Спадковість і середовище…………………………………………..……6

5. Список використаної літератури…………………………….………11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Визначення та значення індивідуального розвитку для рослин

 

Онтогенез (від грец. онтос  — існуюче та генезіс — походження) - це індивідуальний розвиток особини  від її зародження до смерті. У різних груп організмів онтогенез має свої особливості, які, зокрема, залежать від способу розмноження. В одноклітинних організмів он­тогенез збігається з клітинним циклом. Тривалість онтогенезу може бути різною. Наприклад, секвоя може жити понад 3 000 років, деякі види черепах живуть до 150 років, білуга (представник осетероподібних) — до 100 років. З безхребетних тварин значна тривалість життя спостерігається у деяких молюсків, членистоногих (наприклад, у річкового рака — до 20 років).

При вегетативному розмноженні  онтогенез зводиться до диференціації клітин і органів багатоклітинного зачатка (певного фрагмента, бруньки тощо) та росту. Під час нестатевого розмноження спорами у рослин та грибів під їхніми оболонками єдина клітина ділиться на багато дочірніх (зародкова меристема рослин, подібна сукупність клітин грибів). Згодом спора або проростає у багатоклітинну нитку (нитчасті водорості, міцелій грибів, протонема - ниткоподібне утворення у мохів, або з неї розвивається заросток (папороті, плауни, хвощі). При статевому розмноженні вихідною стадією онтогенезу є зигота (при партеногенезі - незапліднена яйцеклітина).

Онтогенез поділяють  на ембріональний та постембріональний  періоди.

Ембріональний (зародковий) період - це час, коли новий організм (ембріон) розвивається всередині материнського  організму або всередині яйця, насінини тощо. Він завершується народженням (вилупленням, проростанням).

Постембріональний (післязародковий) період триває від моменту народження (виходу із зародкових оболонок, покривів насінини) і триває до моменту набуття  організмом здатності до розмноження.

В організмів деяких видів  після розмноження настає смерть (комахи-одноденки, лососеві риби —  кита, горбуші тощо). В інших організмів (більшість хребетних тварин, річковий рак, деякі комахи, павукоподібні, молюски, багаторічні рослини тощо) здатність до розмноження зберігається певний час - період статевої зрілості. Після її втрати смерть у таких організмів настає не відразу, а через деякий час (від кількох днів у комах до кількох років і десятків років у великих ссавців, дерев тощо). Цей час називається періодом старіння, коли знижується рівень обміну речовин, відбуваються необоротні зміни в організмі, які, врешті-решт, призводять до смерті. Проблеми старіння у людей вивчає наука геронтологія (від грец. геронтос - дід, старий).

У вищих рослин всі  вказані етапи онтогенезу відрізняються  від тваринних, їхня зигота внаслідок  поділу продукує зародкову меристему, з якої формується зародок. Він складається  із зародкових корінця та пагона, який несе зародкові листочки (сім'ядолі). На верхівці зародкового пагона розташована твірна тканина (брунечка). Проростаючи, ці структури дають початок відповідним органам дорослої рослини. У вищих спорових рослин зародок розвивається із зиготи, захищеної стінками архегонія. У голонасінних і покритонасінних зародок є складовою частиною насінини, яка вкрита покривами (шкіркою) і містить запас поживних речовин.

 

2.Характеристика та значення гена в процесі успадкування ознак

 

Ген - інформаційна структура, яка складається з ДНК, рідше  РНК, і визначає синтез молекул РНК одного з типів: іРНК або рРНК, за допомогою яких здійснюється метаболізм, який зрештою приводить до розвитку ознаки.

Мінімальні за розміром гени складаються з кількох десятків нуклеотидів.

Гени синтезу великих  макромолекул включають кілька сотень і навіть тисяч нуклеотидів. Незважаючи на великі їх розміри, вони залишаються невидимими. Наявність генів виявляється за наявністю ознак організму, за їх проявом. Загальну схему будови генетичного апарату прокаріот запропонували французькі генетики Ф. Жакоб і Ж. Моно (1961р.)

3. Сучасний стан теорії гена.

 

 У результаті досліджень  елементарних одиниць спадковості  сформувалось уявлення, яке носить  загальну назву теорії гена.

Основні положення цієї теорії:

Ген займає певну ділянку (локус) у хромосомі.

Ген (цистрон) - частина  молекули ДНК, яка має певну послідовність  нуклеотидів, являє собою функціональну  одиницю спадкової інформації. Кількість  нуклеотидів, які входять до складу різних генів, різна.

Всередині гена можуть відбуватися  рекомбінації (до неї здатні частини цистрона - рекони) і мутації (до них здатні частинки цистрона - мутони).

Існують структурні і  функціональні гени.

Структурні гени кодують  синтез білків, але ген не бере безпосередньої участі у синтезі білка. ДНК-матриця  для молекул іРНК.

Функціональні гени контролюють і спрямовують діяльність структурних генів. Розташування триплетів із нуклеотидів у структурних генах колінеарне до амінокислот у поліпептидному ланцюзі, який кодується даним геном.

Молекули ДНК, які входять  до складу гена, здатні до репарації, тому не всі пошкодження гена ведуть до мутації.

Генотип складається  з окремих генів (дискретний), але  функціонує як єдине ціле. На функцію  генів впливають фактори як внутрішнього, так і зовнішнього середовища.

Генетична (генна) інженерія-галузь молекулярної біології і генетики, метою якої є конструювання генетичних структур за попередньо складеним планом створення організмів з новою генетичною програмою. Виникнення генної інженерії стало можливим завдяки синтезу ідей і методів молекулярної біології, генетики, біохімії і мікробіології.

Основні методи генної інженерії  були розроблені у 60-70-х роках нашого сторіччя. Вони включають три основні  етапи:

а) отримання генетичного матеріалу (штучний синтез або виділення  природних генів);

б) включення цих генів у генетичну структуру, яка реплікується автономно (векторну молекулу), і створення ре-комбінантної молекули ДНК;

в) введення векторної молекули (з  включеним у неї геном) у клітину-реципієнт, де вона вмонтовується у хромосомний  апарат.

 

4. Спадковість і середовище.

 

 У генетичній інформації  закладена здатність розвитку  окремих властивостей і ознак.  Ця здатність реалізується тільки  у певних умовах середовища. Одна  і та ж спадкова інформація  у змінених умовах може проявлятися  по-різному.

Так, у примули забарвлення квіток (червоне або біле), у кролів гімалайської породи і сіамських котів характер пігментації волосяного покриву на різних частинах тіла визначається зовнішньою температурою (на більш охолоджених ділянках шерсть темна, бо у цих організмів є мутантний фермент-тирозиназа). Отже, успадковується не готова ознака, а певний тип реакції на дію зовнішнього середовища.

Діапазон мінливості, у межах якої залежно від умов середовища один і той же генотип  здатний давати різні фенотипи, називають нормою реакції.

У примули генотип  такий, що червоний колір квіток з'являється  при температурі 15-20 °С, білий-при  більш високій температурі, але  ні при якій температурі не спостерігаються  голубі, сині, фіолетові або жовті  квітки. Така норма реакції цієї рослини за ознакою пігментації квіток.

У ряді випадків у одного і того ж гена залежно від всього генотипу і зовнішніх умов можлива  різна форма вияву фенотипу: від  майже повної відсутності контрольованої геном ознаки до повної її присутності.

Ступінь прояву ознаки при реалізації генотипу у різних умовах середовища називають експресивністю. Під експресивністю розуміють вираженість фенотипового вияву гена. Вона пов'язана з мінливістю ознаки у межах норми реакції.

Одна і та ж ознака може проявлятися у деяких організмів і не проявлятися у інших, які мають той же ген. Кількісний показник фенотипового вияву гена називають пенетрантністю.

          Вона характеризується співвідношенням особин, у яких даний ген проявляється у фенотипі, до загальної кількості особин, у яких ген міг би проявитися (якщо враховується рецесивний ген, то у гомозигот, якщо домінантний - то у домінантних гомозигот і гетерозигот). Якщо, наприклад, мутантний ген проявляється у всіх особин, кажуть про 100%-ву пенетрантність, у решті випадків - про неповну і вказують процент особин, у яких проявляється ген.

Реалізація спадкової  інформації знаходиться у прямій залежності від середовища, їхню взаємозалежність можна сформулювати у вигляді  певних положень:

Оскільки організми  є відкритими системами, які існують як єдине ціле з умовами середовища, то і реалізація спадкової інформації відбувається під контролем середовища.

Один і той же генотип  здатний дати різні фенотипи, що визначається умовами, в яких реалізується генотип у процесі онтогенезу особини.

У організмі можуть розвиватися тільки ті ознаки, які зумовлені генотипом. Фенотипова мінливість у межах норми реакції відбувається за кожною конкретною ознакою.

Умови середовища можуть впливати на ступінь вираженості  спадкової ознаки у організмів, які  мають відповідний ген (експресивність), або на кількість особин, які проявляють відповідну ознаку (пенетрантність).

Мінливість.

Розрізняють мінливість спадкову і неспадкову. Перша з  них пов'язана зі зміною генотипу, друга - фенотипу. Неспадкову мінливість Дарвін називав визначеною. У сучасній літературі її прийнято називати модифікаційною, або фенотиповою. Спадкова мінливість, за висловом Дарвіна, є невизначеною. Тепер для цього типу мінливості використовують термін генотипова, або спадкова.

Фенотипова (модифікаційна) мінливість. Модифікаціями називають фенотипові зміни, які виникають під впливом умов середовища. Розмір модифікаційної мінливості обмежений нормою реакції. Модифікаційні зміни ознаки не успадковуються, але її діапазон, норма реакції генетичне зумовлені і успадковуються. Модифікаційні зміни не викликають змін генотипу. Модифікаційна мінливість, як правило, носить доцільний характер. Вона відповідає умовам існування, є пристосувальною.

Під впливом зовнішніх  умов фенотипово змінюються ріст тварин і рослин, їхня маса, колір тощо. Виникнення модифікацій пов'язане з тим, що умови середовища впливають на ферментативні реакції, які відбуваються у організмі, і певним чином змінюють їх хід. Цим, зокрема, пояснюється поява різного кольору квіток примули і відкладання пігменту у волоссі гімалайських кролів. Прикладами модифікаційної мінливості у людини можуть бути підсилення пігментації під впливом ультрафіолетового опромінення, розвиток м'язової і кісткової систем в результаті фізичних навантажень тощо.

До модифікаційної мінливості необхідно віднести також фенокопії. Вони зумовлені тим, що у процесі розвитку під впливом зовнішніх факторів ознака, яка залежить від певного генотипу, може змінитися; при цьому копіюються ознаки, що характерні для іншого типу. На розвиток фенокопій можуть впливати різноманітні фактори середовища - кліматичні, фізичні, хімічні, біологічні. Деякі інфекційні хвороби (краснуха, токсоплазмрз), які перенесла мати під час вагітності, також можуть стати причиною фенокопій ряду спадкових хвороб і вад розвитку у новонароджених. Наявність фенокопій часто утруднює діагноз, тому про їх існування лікар повинен знати.

Особливу групу модифікаційної мінливості складають тривалі модифікації. Так, при дії високої або зниженої температури на лялечок колорадського картопляного жука колір дорослих тварин змінюється. Ця ознака спостерігається у кількох поколінь, а потім повертається попередній колір. Вказана ознака передається нащадкам тільки під впливом температури на жіночі особини і не передається, якщо фактор діяв тільки на самців. Отже, тривалі модифікації успадковуються за типом цитоплазматичної спадковості. Мабуть, під впливом зовнішнього фактора відбуваються зміни у тих частинах цитоплазми, які потім можуть ауторепродукуватися.

Генотипову, або спадкову, мінливість прийнято ділити на комбінативну і мутаційну.

Комбінативна мінливість пов'язана з отриманням нових  поєднань генів у генотипі. Досягається  це у результаті трьох процесів:

а) незалежного розходження  хромосом при мейозі;