 |
II. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости
|
|
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Реферат на тему:
Роль генных мутаций в эволюции гомологичных генов и белков
Выполнила:
студентка группы БЛ-42
Петрякова Юлия Александровна
Проверила:
к.б.н., доцент кафедры
физиологии, морфологии,
генетики и биомедицины
Яковенкова Людмила Александровна
Астрахань – 2016 г.
Оглавление
Введение. 2
I. Краткая биография Н.И. Вавилова. 4
II. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости. 6
III. Методы молекулярной эволюции. 10
IV. Изучение белков как продуктов генов. 13
Заключение. 18
Список литературы: 19
Введение
Точная работа всех матричных биосинтезов - репликации, транскрипции и трансляции - обеспечивает копирование генома и воспроизведение фенотипических характеристик организма в поколениях, т.е. наследственности. Однако биологическая эволюция и естественный отбор возможны только при наличии генетической изменчивости. Установлено, что геном постоянно претерпевает разнообразные изменения. Несмотря на эффективность механизмов коррекции и репарации ДНК, часть повреждений или ошибок в ДНК остаётся. Изменения в последовательности пуриновых или пиримидиновых оснований в гене, не исправленные ферментами репарации, получили название "мутации". Одни из них остаются в соматических клетках, в которых они возникли, а другие обнаруживаются в половых клетках, передаются по наследству и могут проявляться в фенотипе потомства как наследственная болезнь.
Существенный вклад в генетическую изменчивость вносят перестройки хромосом в процессе мейоза. Как уже указывалось ранее, слияние яйцеклетки со сперматозоидом у эукариотов сопровождается генетическими рекомбинациями, в ходе которых происходит обмен участками ДНК между гомологичными хромосомами. Это приводит к появлению потомства с новой комбинацией генов.
|
|
|
I. Краткая биография Н.И. Вавилова
История науки хранит имена многих замечательных ученых-путешественников, обогативших человечество крупнейшими открытиями. Среди географов-первооткрывателей Николай Иванович Вавилов занимает особое место как путешественник, открывший не новые страны, а новый мир культурных растений с неожиданным для современников разнообразием форм. Это был ученый-провидец, искавший и находивший в многотрудных и часто опасных странствиях подтверждение своим гениальным теоретическим построениям. Вместе с тем путешествия Н. И. Вавилова, принесшие мировой науке результаты первостепенной значимости, а их автору – заслуженную славу одного из наиболее выдающихся путешественников современности, составляют лишь часть его многогранной деятельности как ученого, организатора и руководителя науки, общественного и государственного деятеля нашей страны.
Публикация книги "Пять континентов", принадлежащей перу Н. И. Вавилова, отражающей романтику и трудности его экспедиционной деятельности и приуроченной к исполнившемуся в 1987 г. столетию со дня его рождения, вносит свою лепту в увековечение памяти о нашем замечательном современнике.
Н. И. Вавилов родился 26 ноября 1887 г. в Москве. Ко времени окончания коммерческого училища он уже твердо знал, что будет биологом. Не желая терять год на подготовку к экзаменам по латинскому языку, знание которого было в то время обязательным для поступления в Московский университет, Николай Иванович поступил в 1906 г. в Московский сельскохозяйственный институт (бывшую Петровскую, а ныне Тимирязевскую сельскохозяйственную академию). Уже в студенческие годы начали проявляться его замечательные качества.
|
|
|
В 1913 г. Н. И. Вавилов был командирован за границу для научной работы. Большую часть времени он провел в Мертоне (Англия), в генетической лаборатории Садоводственного института. Там он продолжил исследование иммунитета хлебных злаков.
Вавилов был избран членом Английского королевского общества и Шотландской академии наук. Его научные заслуги были отмечены золотыми медалями и премиями академий ряда зарубежных стран. Он избирался президентом и вице-президентом ряда международных научных конгрессов.
Вавилов определил центры происхождения культурных растений так: I – Южноазиатский тропический; II – Восточноазиатский; III – Юго-западноазиатский; IV – Средиземноморский; V – Абиссинский; VI – Центральноамериканский; VII – Индийский (Южноамериканский).
Исследования Н.И.Вавилова о центрах происхождения имеют не только теоретическое значение. Многочисленные экспедиции, организованные под его руководством в разные центры природного разнообразия возделываемых форм растений, позволили создать во Всесоюзном институте растениеводства (Санкт-Петербург), носящем теперь имя Н.И.Вавилова, и на его многочисленных опорных пунктах во всех районах страны богатейшую коллекцию ценного исходного материала, служащего незаменимой основой для создания новых сортов растений.
Н.И. Вавилов был репрессирован, погиб в тюрьме в 1943 г.
II. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости
Успех селекционной работы зависит главным образом от генетического разнообразия исходной группы растений или животных. Между тем генофонд существующих пород животных или сортов растений, естественно, менее разнообразен по сравнению с генофондом исходного дикого вида. Поэтому при выведении новых сортов растений и пород животных очень важны поиски и выявление полезных признаков у диких предков. С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений Н. И. Вавилов организовал многочисленные экспедиции как в пределах территории России, так и во многие зарубежные страны. В результате этих экспедиций был собран огромный семенной материал, который был использован для селекционной работы. Н. И. Вавилов выделил 7 центров происхождения культурных растений (таблица 1).
|
|
|
Кроме того, Н. И. Вавиловым были сделаны важные обобщения, послужившие крупным вкладом в теорию селекции.
Изучение наследственной изменчивости у культурных растений и их предков позволило Н. И. Вавилову сформулировать закон гомологических рядов наследственной изменчивости: «Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости. Целые семейства растений в общем характеризуются определенным циклом изменчивости, проходящей через все роды и виды, составляющие семейство». Суть этого закона заключается в том, что у близких по происхождению видов и родов организмов возникают сходные наследственные изменения. Так, у разных видов млекопитающих встречаются формы бесшерстные, длинношерстные, короткопалые и т.д.
Этот закон имеет важное значение для селекции. Создать заново желательный признак очень трудно. Гораздо легче найти разновидность с таким признаком и закрепить его скрещиванием с другими формами. Опираясь на этот закон, Н. И. Вавилову и его сотрудникам удалось найти не известные селекционерам формы многих видов растений, собрать богатейшую коллекцию сортов культурных растений.
На примере семейства злаковых Н. И. Вавилов показал, что сходные мутации обнаруживаются у целого ряда видов этого семейства. Так, черная окраска семян встречается у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и ряда других за исключением овса, проса и пырея, удлиненная форма зерна – у всех изученных видов. У животных также наблюдаются сходные мутации: альбинизм и отсутствие шерсти у млекопитающих, альбинизм и отсутствие перьев у птиц, короткопалость у крупного рогатого скота, овец, собак, птиц. Некоторые наследственные заболевания и уродства, встречающиеся у человека, отмечены и у некоторых животных. Животных с такими болезнями используют в качестве модели для изучения аналогичных дефектов у человека. Например, катаракта глаза бывает у мышей, крыс, собак, лошадей; гемофилия – у мыши и кошки; диабет – у крысы; врожденная глухота – у морской свинки, мыши, собаки и т.д. То, что сходные, наследственно обусловленные нарушения жизнедеятельности встречаются у представителей разных видов одного и того же класса – класса млекопитающих, убедительно подтверждает закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н. И. Вавилова. Появление сходных мутаций объясняется общностью происхождения генотипов. В процессе возникновения новых видов от одного общего предка различия между ними устанавливаются только по части генов, обусловливающих успешное существование в данных конкретных условиях. Многие гены у видов, имеющих общее происхождение, остаются неизменными и при мутировании дают сходные признаки.
|
|
|
Таблица 1.Центры происхождения культурных растений (по Н. И. Вавилову).
| Название центра | Географическое положение | Родина культурных растений |
| Южноазиатский тропический. | Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, острова Юго-Восточной Азии. | Рис, сахарный тростник, цитрусовые, огурец, баклажан, черный перец и др. (50 % культурных растений). |
| Восточноазиатский | Центральный и Восточный Китай, Япония, Корея, Тайвань. | Соя, просо, гречиха, плодовые и овощные культуры – слива, вишня, редька и др. (20 % культурных растений). |
| ЮгоЗападноазиатский. | Малая Азия, Средняя Азия, Иран, Афганистан, ЮгоЗападная Индия. | Пшеница, рожь, бобовые культуры, лен, конопля, репа, морковь, чеснок, виноград, абрикос, груша и др. (14 % культурных растений). |
| Средиземноморский. | Страны по берегам Средиземного моря. | Капуста, сахарная свекла, маслины, клевер, чечевица, кормовые травы (11 % культурных растений). |
| Абиссинский. | Абиссинское нагорье Африки. | Твердая пшеница, ячмень, кофейное дерево, сорго, бананы. |
| Центральноамериканский. | Южная Мексика. | Кукуруза, длинноволокнистый хлопчатник, какао, тыква, табак. |
| Южноамериканский. | Южная Америка вдоль западного побережья. | Картофель, ананас, хинное дерево. |
Таким образом, обнаружение спонтанных или индуцированных мутаций у одного вида дает основания для поисков сходных мутаций у родственных видов растений или животных.
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости успешно используется в селекционной практике. Работа по созданию семенных коллекций сортов культурных растений и их дикорастущих предков, начало которой положил Н. И. Вавилов, в наше время продолжается. В России в настоящее время коллекция включает более 320 тыс. образцов, относящихся к 1041 виду растений. Сюда входят дикие виды, сородичи культурных растений, старые местные сорта, все лучшее и новое, что создано за последнее время усилиями селекционеров всех стран мира. Из мирового генофонда ученые выделяют генетические источники хозяйственно ценных признаков: урожайности, скороспелости, устойчивости к болезням и вредителям, засухоустойчивости, устойчивости к полеганию и др. Современные генетические методы дают возможность добиваться в селекции растений очень крупных успехов. Так, использование ценных генов дикого эфиопского ячменя позволило создать выдающийся по продуктивности сорт ярового ячменя Одесский 100.
|
|
|
|
|
|
