Цели урока: ознакомить учащихся с видами мутаций и их классификации, рассмотреть основные мутагенные факторы; развивать навыки сравнения и анализа на основе фактов; воспитывать интерес к биологии и проблем сохранения жизни. Оборудование и материалы: рисунки и фотографии с изображением нормальных и мутантных особей разных видов, таблица или слайды презентации со схемой классификации мутаций и мутагенных факторов. Существует несколько вариантов классификации мутаций. По типу проявления признака в гетерозиготе мутации разделяют на доминантные (вызывают появление доминантного признака) и рецессивные (вызывают появление рецессивного признака). По локализации в клетке различают ядерные (изменяют гены, расположенные в ядре клетки) и цитоплазматические (изменяют гены, расположенные в цитоплазме клетки) мутации. В зависимости от причины возникновения выделяют спонтанные (возникают вследствие ошибки в процессе копирования генетического материала) и индуцированные (возникают вследствие воздействия на генетический материал внешних факторов) мутации. Важно также то, в каких именно клетках возникают мутации. Если они возникают в соматических клетках (соматические мутации), то могут передаваться потомкам только при условии вегетативного размножения. Если же они возникают в гаметах (генеративные мутации), то могут передаваться потомкам за обычного полового размножения.

Однако, одной из наиболее распространенных классификаций мутаций является их распределение по уровню организации наследственного материала, на котором происходит мутация. Если мутация изменяет лишь один ген (замена, утрата или добавления пары нуклеотидов), это является примером генной мутации. В случае, когда затрагивается комплекс генов на хромосоме (замена, потеря, добавление или изменение места размещения участка хромосомы), - это пример хромосомной мутации. А когда изменения происходят на уровне генома (изменение количества отдельных хромосом или всего хромосомного набора) - это пример геномной мутации. Рассмотрим их подробнее.

Геномные мутации. Гаплоидный набор хромосом, а также совокупность генов, которые находятся в гаплоидном наборе хромосом, называют геномом. К геномных мутаций относят полиплоидию и гете-роплоидию (анеуплоидия).

Полиплоидия - увеличение диплоидной количества хромосом путем добавления целых хромосомных наборов в результате нарушения мейоза.

Половые клетки имеют гаплоидный набор хромосом (те), а для зигот и соматических клеток большинства организмов характерен диплоид ный набор (2я). В полиплоидных форм наблюдается увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набора: 3п - триплоиды, 4п - тетраплоида, 5п - пентаплоид, 6ти - гексаплоиды т.д.. Полиплоидия довольно часто у растений. Например, культурные растения в большинстве являются полиплоидами.

В селекционной практике с целью получения полиплоидов на растения действуют критическими температурами, ионизирующим излучением, химическими веществами (наиболее распространенный алкалоид колхицин).

Формы, возникающие в результате увеличения количества хромосом одного генома, называются автоплоииднимы. Известна и другая форма полиплоидии - алополиплоидия, при которой увеличивается количество хромосом двух разных геномов. Алополиплоиды искусственно полученные путем гибридизации. Так, Г. Д. Карпеченко создал алополипло-идний гибрид редьки и капусты. В этом случае каждый исходный вид имеет 18 хромосом, а гибридный - 36, потому что есть алополиплоидним. К наиболее известным алополиплоидив принадлежат мягкая и твердая пшеницы.

Полиплоидные формы известны и у животных. Видимо, эволюция некоторых групп простейших, в частности инфузорий и радиолярий, шла путем полиплоидизации. У некоторых многоклеточных животных полиплоидные формы удалось создать искусственно (тутовый шелкопряд).

Гепгероплоидия. В результате нарушения мейоза и митоза количество хромосом может изменяться и становиться некратные гаплоидному набора. Явление, когда какая-либо из хромосом в генотипе имеет не две, а три гомологичные хромосомы, называются трисомией. Если происходит трисомия по одной парой хромосом, то такой организм называют трисомик, и его хромосомный набор будет 2п + 1. Трисомия может быть по любой из хромосом и даже по нескольким. Двойной трисомик имеет набор хромосом 2п + 2, тройной - 2п + C и т.д..

Явление трисомии впервые описано для дурмана. В семье пасленовых эта форма мутаций вообще случается довольно часто. Известная трисомия и у других видов растений и животных, а также у человека. Трисомик есть, например, люди с синдромом Дауна. Трисомик у животных чаще всего нежизнеспособны, так как они имеют ряд патологических изменений.

Обратное трисомии явление, т.е. потеря одной хромосомы из пары в диплоидном наборе, называется моносомии, а организм - моносомиком, его кариотип - 2 п - 1. При отсутствии двух разных хромосом организм будет двойным моносомиком (2п - 2). Если из диплоидного набора выпадают обе гомологичные хромосомы, организм называется нулисомиком. Он, как правило, нежизнеспособен.

Хромосомные мутации возникают в результате перестройки хромосом. Это следствие разрыва хромосомы с образованием их фрагментов, которые затем объединяются, но при этом нормальная структура хромосомы не восстанавливается. Различают четыре основных типа хромосомных мутаций: недостаток, удвоение (дупликация), инверсии, транслокации.

Генные мутации могут возникнуть в результате замены одной пары нуклеотидов на другую. Вследствие этого может произойти замена в белке, который кодирует этот ген, одной аминокислоты на другую. Именно такая замена является причиной, например, серповидно-клеточная анемия. Путем замены одной аминокислоты молекулы гемоглобина образуют специфическую структурную форму, которая гораздо хуже переносит кислород. Выпадение или добавления пары нуклеотидов приводит к сдвигу рамки считывания, и участок гена, расположена по месту такого нарушения, или вообще не может синтезировать продукт гена, или синтезирует другой продукт.

Наблюдения показывают, что многие мутации вредны для организма. Это объясняется тем, что функционирование каждого органа сбалансировано по отношению как к другим органам, так и к внешней среде. Нарушение существующего равновесия обычно ведет к снижению жизнедеятельности и гибели организма. Мутации, снижающих жизнедеятельность, называют напивлетальнимы. Несовместимые с жизнью мутации называют летальными (от лат. - Смертельный). Однако определенная часть мутаций может быть полезной. Такие мутации являются материалом для прогрессивной эволюции, а также для селекции ценных пород домашних животных и сортов культурных растений. «Полезные» мутации в сочетании с подбором лежат в основе эволюции.

Факторы, способные индуцировать мутационный эффект, называют мутагенными. Установлено, что любые факторы внешней и внутренней среды, которые могут нарушить гомеостаз, способны вызвать мутации. Традиционно их делят на физические (излучения, ультразвук, температура и др.), химические (химические соединения различной природы) и биологические (вирусы, токсины).

IV. Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся (для классов со стандартным уровнем обучения)

Дать ответы на вопросы:

1. Какие виды мутаций вам известны?

2. Какие вы можете привести примеры генных, хромосомных и ге-номних мутаций?

3. Чем отличаются доминантные и рецессивные мутации?

4. Какие вы можете привести примеры физических, химических и биологических мутагенов?


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+