Что понимают под искусственным мутагенезом
Что понимают под искусственным мутагенезом
Подробное решение параграф § 28 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Сухорукова Л.Н., Кучменко В.С., Иванова Т.В. Базовый уровень 2018
В чем сущность закона независимого комбинирования признаков?
Третий закон Менделя — каждый признак участвует в новых комбинациях независимо друг от друга. Это касается гибридов второго и последующих поколений, если эти признаки не входят в одну группу сцепления.
Этот закон говорит о том, что каждая пара альтернативных признаков ведет себя в ряду поколений независимо друг от друга, в результате чего среди потомков первого поколения (т.е. в поколении F2) в определенном соотношении появляются особи с новыми (по сравнению с родительскими) комбинациями признаков.
Например, в случае полного доминирования при скрещивании исходных форм, различающихся по двум признакам, в следующем поколении (F2) выявляются особи с четырьмя фенотипами в соотношении 9:3:3:1. При этом два фенотипа имеют «родительские» сочетания признаков, а оставшиеся два — новые. Данный закон основан на независимом поведении (расщеплении) нескольких пар гомологичных хромосом. Так, при дигибридном скрещивании это приводит к образованию у гибридов первого поколения
(F 1) 4 типов гамет (АВ, Ав, аВ, ав), а после образования зигот — к закономерному расщеплению по генотипу и, соответственно, по фенотипу в следующем поколении (F2).
Чем геном отличается от генотипа?
Геном — совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма. Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Большинство геномов, в том числе геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из ДНК, однако некоторые вирусы имеют геномы из РНК.
Генотип — это все гены организма, в совокупности определяющие все признаки организма — его фенотип.
Если геном есть генетическая характеристика вида, то генотип является генетической характеристикой (конституцией) конкретного организма. При изучении наследования определённых признаков генотипом называют не все гены, а только те, которые эти признаки определяют.
Вопросы и задания
Охарактеризуйте источники комбинативной изменчивости.
Независимое расхождение разных пар гомологичных хромосом в процессе мейоза приводит к новому сочетанию хромосом и генов в гаметах. В результате случайного слияния гамет при оплодотворении организм получает определенную комбинацию хромосом, которая приводит к формированию нового уникального генотипа. Источником комбинативной изменчивости служит также перекрест хромосом в процессе мейоза.
Какие мутации называют геномными?
Мутации связанные с изменением числа хромосом называют Геномными, они возникают в результате нарушения расхождения хромосом в процессе деления клетки.
Назовите причины и последствия хромосомных мутаций.
Хромосомные мутации заключаются в значительных перестройках хромосом. Участки хромосом могут изменить свое положение, потеряться, удвоится, повернуться на 180о.
Хромосомные мутации возникают из-за возникновения в клетках двунитевых разрывов ДНК, которые не были нормально восстановлены. Такие разрывы происходят как спонтанно, так и под действием мутагенов (например, ионизирующего излучения). Это приводит к изменению генотипа и может отразиться на фенотипе организма. Хромосомные мутации возникают как в половых, так и соматических клетках. В первом случае чаще всего приводят к врожденным заболеваниям, потере фертильности. Хромосомные перестройки в соматических клетках могут привести к онкологическим заболеваниям.
Как возникают генные мутации? К чему они приводят?
Генные (точковые) мутации — это изменения числа и/или последовательности нуклеотидов в структуре ДНК (вставки, выпадения, перемещения, замещения нуклеотидов) в пределах отдельных генов, приводящие к изменению количества или качества соответствующих белковых продуктов.
Генные мутации происходят при репликации ДНК, кроссинговере, возможны в остальные периоды клеточного цикла
Генные мутации происходят путем замещения, делеции (потери), транслокации (перемещения), дупликации (удвоения), инверсии (изменения) нуклеотидов в пределах отдельных генов. В том случае, когда речь идет о трансформациях в пределах одного нуклеотида, употребляют термин — точковая мутация. В результате генных мутаций у организмов возникают рецессивные аллели разных типов.
Генные мутации обусловливают развитие большинства наследственных форм патологии. Болезни, обусловленные подобными мутациями, называют генными, или моногенными, болезнями, Т. е. заболеваниями, развитие которых детерминируется мутацией одного гена. Наиболее частыми моногенными заболеваниями являются: муковисцидоз, гемохроматоз, адрено-генитальный синдром, фенилкетонурия, нейрофиброматоз, миопатии Дюшенна-Беккера.
Назовите возможные точковые мутации гена на участке, кодирующем глицин, которые в дальнейшем не повлекут изменение структуры и свойств синтезируемого белка.
Ответ: Аминокислота глицин кодируется триплетами: ГГГ, ГГЦ, ГГУ, ГГТ. Если произойдет точковая мутация замена третьего нуклеотида одного на другой, то изменение структуры синтезируемого белка не произойдет
Что понимают под искусственным мутагенезом?
Процесс внесения изменений в ДНК растений называется мутагенезом. Искусственный (индуцированный) мутагенез происходит под действием внешних факторов: ультрафиолетовое излучение, радиация, химическое воздействие. Искусственный мутагенез широко используют для изучения белков и улучшения их свойств.
Мутагенез
Мутагенез — это внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез.
Содержание
Естественный мутагенез
Естественный, или спонтанный, мутагенез происходит вследствие воздействия на генетический материал живых организмов мутагенных факторов окружающей среды, таких как ультрафиолет, радиация, химические мутагены.
Мутационная теория Х. Де Фриза и С. И. Коржинского
Основные положения мутационной теории Коржинского-Де Фриза можно свести к следующим пунктам [4] :
Механизм мутагенеза
Последовательность событий приводящая к мутации (внутри хромосомы) выглядит следующим образом:
Мутагенез на уровне генома также может быть связан с инверсиями, делециями, транслокациями, полиплоидией, и анеуплоидией, удвоением, утроением (множественной дупликацией) и т. д. некоторых хромосом.
Точечные мутации
Хромосомные мутации
Геномные мутации
Ядерные и цитоплазматические мутации
Искусственный мутагенез
Искусственный мутагенез широко используют для изучения белков и улучшения их свойств (направленной эволюции (англ.) ).
Ненаправленный мутагенез
Методом ненаправленного мутагенеза в последовательность ДНК вносятся изменения с определенной вероятностью. Мутагенными факторами (мутагенами) могут быть различные химические и физические воздействия — мутагенные вещества, ультрафиолет, радиация. После получения мутантных организмов производят выявление (скрининг) и отбор тех, которые удовлетворяют цели мутагенеза. Ненаправленный мутагенез более трудоемок и его проведение оправдано, если разработана эффективная система скрининга мутантов.
Направленный мутагенез
В направленном (сайт-специфическом) мутагенезе изменения в ДНК вносятся в заранее известный сайт. Для этого синтезируют короткие одноцепочечные молекулы ДНК (праймеры), комплементарные целевой ДНК за исключением места мутации.
Мутагенез по Кункелю
Для бактериальной плазмиды (внехромосомной кольцевой ДНК) получают уридиновую матрицу, то есть такую же молекулу, в которой остатки тимина заменены на урацил. Праймер отжигают на матрице, проводят его достройку in vitro с помощью полимеразы до кольцевой ДНК, комплементарной уридиновой матрице. Двухцепочечной гибридной ДНК трансформируют бактериальные клетки, внутри клетки уридиновая матрица разрушается как чужеродная, и на мутантной одноцепочеченой кольцевой ДНК достраивается вторая цепь. Эффективность такого способа мутагенеза менее 100 %.
Мутагенез с помощью ПЦР
Полимеразная цепная реакция позволяет проводить сайт-направленный мутагенез с использованием пары праймеров, несущих мутацию (рис. 1), а также случайный мутагенез. В последнем случае ошибки в последовательность ДНК вносятся полимеразой в условиях, понижающих ее специфичность.
Примечания
 Эволюция • Доказательства эволюции | |
| Эволюционные процессы | Адаптация • Преадаптация • Экзаптация • Абаптация • Видообразование • Микроэволюция • Макроэволюция |
|---|---|
| Генетика популяций | Дрейф генов • Естественный отбор • Изоляция • Поток генов |
| Происхождение жизни | Возникновение жизни • Химическая эволюция • Гипотеза мира РНК |
| Исторические концепции | Дарвинизм • Ламаркизм • Пангенезис • Ортогенез • Номогенез • Сальтационизм • Катастрофизм |
| Современные теории | Синтетическая теория эволюции • Теория прерывистого равновесия • Нейтральная теория молекулярной эволюции • Эволюционная биология развития • Эпигенетическая теория эволюции |
| Эволюция таксонов | Растения • Земноводные • Рептилии • Птицы • Млекопитающие • Китообразные • Человек |
| История эволюционного учения • Хронология эволюции • История жизни на Земле | |
Полезное
Смотреть что такое «Мутагенез» в других словарях:
мутагенез — мутагенез … Орфографический словарь-справочник
МУТАГЕНЕЗ — (от мутации и генез), искусственное получение мутаций с помощью физич. или химич. мутагенов. Один из важнейших приёмов эксперим. генетики. В селекции М. используют для получения перспективных мутантов животных, растений и микроорганизмов. Часто… … Биологический энциклопедический словарь
Мутагенез — метод в селекции высших растений и микроорганизмов, который позволяет искусственно получать мутации. Основой мутагенеза являются изменения в молекулах нуклеиновых кислот. По английски: Mutagenesis См. также: Селекция Мутации Финансовый словарь… … Финансовый словарь
Мутагенез — * мутагенез * mutagenesis 1. Процесс возникновения наследственных изменений (мутаций, см.) под влиянием внутренних или внешних, естественных (спонтанный М.) или искусственных (искусственный, индуцированный или экспериментальный М.) мутагенных… … Генетика. Энциклопедический словарь
МУТАГЕНЕЗ — (от мутация и. генез), процесс возникновения в организме наследственных изменений мутаций. Основа мутагенеза изменения в молекулах нуклеиновых кислот, хранящих и передающих наследственную информацию. Методы искусственного мутагенеза используют… … Современная энциклопедия
мутагенез — искусственное получение мутаций с помощью физ. или хим. мутагенов. Один из важнейших приемов экспериментальной генетики. В селекции микроорганизмов М. используют для получения высокопродуктивных пром. штаммов. (Источник: «Микробиология: словарь… … Словарь микробиологии
Мутагенез — I Мутагенез [мутация (от лат. mutatio изменение) + греч. gennaō рождать, производить] возникновение мутаций внезапных качественных изменений генетической информации. В качестве синонима понятия «мутагенез» часто используют понятие «мутационный… … Медицинская энциклопедия
Что понимают под искусственным мутагенезом
В селекции с помощью индуцированного мутагенеза можно решать разные задачи. Следует указать три главных направления.
1. Мутагены применяют, чтобы вызвать мутационную изменчивость с широким спектром мутаций и высокой частотой их появления с целью получения исходного материала для отбора. Располагая большим разнообразием мутантных форм, селекционер отбирает среди сотен бесполезных или вредных изменений единичные ценные формы и использует их при выведении новых сортов. В результате мутаций у растений могут появляться новые, ранее не известные, полезные признаки, при получении которых такой испытанный и ведущий метод, как гибридизация, может оказаться неэффективным.
Часто мутанты одновременно с положительными изменениями имеют и отрицательные. В этих случаях их можно использовать для скрещивания с лучшими сортами или с другими мутантами с целью передачи только ценного новообразования.
2. Искусственный мутагенез используют для индуцирования мутантов со специфическими изменениями отдельных признаков с целью исправления у существующих сортов некоторых дефектов. При этом важно, чтобы другие хозяйственно важные признаки оставались неизменными. Так, индийским селекционерам удалось с помощью мутагенеза повысить устойчивость сорта сахарного тростника Со 449 к красной гнили. Из материала, подвергнутого гамма-облучению, был выделен соматический мутант с высоким иммунитетом к этой болезни, выпущенный в качестве нового сорта Со 6602. Таким же путем повысили устойчивость к указанной болезни сорта сахарного тростника Со 997.
Данный принцип был с успехом применен для улучшения качества зерна у ряда ценных сортов риса подвида japonica, обладающих высокой урожайностью и устойчивостью к бактериальным и грибным болезням.
3. Мутагенные воздействия могут быть использованы для решения специальных селекционных задач, например для увеличения рекомбинации генов и разрывов нежелательных сцеплений, переноса фрагментов хромосом одного вида растений в хромосомы другого вида при отдаленной гибридизации, получения гомозиготных мутантов путем облучения гаплоидов и последующего удвоения у них числа хромосом и т. д.
искусственный мутагенез
Смотреть что такое «искусственный мутагенез» в других словарях:
Мутагенез — Мутагенез это внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (мутаций). Различают естественный (спонтанный) и искусственный (индуцированный) мутагенез. Содержание 1 Естественный мутагенез … Википедия
Мутагенез — * мутагенез * mutagenesis 1. Процесс возникновения наследственных изменений (мутаций, см.) под влиянием внутренних или внешних, естественных (спонтанный М.) или искусственных (искусственный, индуцированный или экспериментальный М.) мутагенных… … Генетика. Энциклопедический словарь
радиационный мутагенез — radiation mutagenesis радиационный мутагенез. Получение мутаций под действием ионизирующего излучения ; различают спонтанный (естественный) Р.м. под действием солнечной (космической) радиации или радиации, не… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
Селекция — (лат. selectio выбор, отбор, от seligo выбираю, отбираю) 1) наука о методах создания сортов и гибридов растений, пород животных. 2) Отрасль с. х. производства, занимающаяся выведением сортов и гибридов с. х. культур, пород животных. С.… … Большая советская энциклопедия
Генетика — I Генетика (от греч. génesis происхождение) наука о законах наследственности и изменчивости организмов. Важнейшая задача Г. разработка методов управления Наследственностью и наследственной Изменчивостью для получения нужных человеку форм… … Большая советская энциклопедия
Генетика — I Генетика (от греч. génesis происхождение) наука о законах наследственности и изменчивости организмов. Важнейшая задача Г. разработка методов управления Наследственностью и наследственной Изменчивостью для получения нужных человеку форм… … Большая советская энциклопедия
Иммунитет растений — невосприимчивость растений к возбудителям болезней и вредителям, а также к продуктам их жизнедеятельности. Частные проявления И. р. устойчивость (резистентность) и выносливость. Устойчивость заключается в том, что растения какого либо… … Большая советская энциклопедия
Соматических клеток генетика — раздел генетики (См. Генетика), использующий в качестве объекта исследования культивируемые соматические клетки (СК) млекопитающих (включая человека), земноводных, рыб и насекомых, а также высших растений. Как самостоятельное направление… … Большая советская энциклопедия
МУТАЦИИ — (от лат. mutatio изменение), внезапные, естественные или вызванные искусственно наследуемые изменения генетич. материала, приводящие к изменению тех или иных признаков организма. Основы учения о М. заложены X. Де Фризом в 1901, молекулярные… … Биологический энциклопедический словарь
Moulin Rouge (журнал) — Стиль этой статьи неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка. Статью следует исправить согласно стилистическим правилам Википедии. У этого термина существуют и другие значения, см. Moulin Rouge (значения) … Википедия
Использование искусственного мутагенеза в селекции растений
Применение мутагенных факторов позволяет получить многообразные наследственно обусловленные отклонения от нормального состояния растений, что приводит к увеличению числа форм в пределах вида и расширяет в целом базу исходного материала для отбора при селекции. Тот факт, что в подавляющем большинстве мутации ненаправлены и случайны по проявлениям признаков и свойств, приводит к необходимости последующего отбора в полученных поколениях мутировавших особей. Следовательно, основное значение мутагенеза как инструмента практической селекции – это увеличение разнообразия и расширение базы исходного материала для отбора. Мутагенез можно рассматривать как один из этапов селекции.
Искусственный мутагенез не сразу приобрел свое современное значение для селекции растений. Когда в 1928 году Стадлер получил первые искусственные мутации некоторых культурных растений, он считал, что для селекции это не будет иметь никакого практического значения. Такое представление о значении мутаций поддерживалось многими специалистами того времени. Оно основывалось на ограниченном числе мутантов, которые превосходили по своим признакам и свойствам культурные образцы, полученные отбором в природе или путем гибридизации.
Повышенный интерес к искусственно получаемым мутациям был проявлен лишь в пятидесятых годах двадцатого столетия, когда были достигнуты заметные результаты работ в ядерной физике и в химии высокореактивных веществ. Именно это обстоятельство сделало процесс получения мутаций настолько эффективным, что последующий отбор полезных отклонений стал результативным.
Одно из общих направлений в селекции растений методом мутагенеза стало получение мутаций, устойчивых к грибным заболеваниям (ржавчине, мучнистой росе, склеротинии и др.). В такой селекции сельскохозяйственных растений уже достигнуты значительные результаты. Работа по селекционному совершенствованию древесных и кустарниковых растений в направлении усиления устойчивости к фитозаболеваниям еще должна дать свои положительные итоги.
Одно из активно разрабатываемых направлений селекции методом мутагенеза – это получение карликовых сортов растений. Аналогичные работы в лесном хозяйстве могут дать результат, который будет иметь большое значение в декоративном древоводстве.
Не мене важным является получение мутантов с повышенными темпами роста, что позволит существенно сократить оборот рубки на созданных из них промышленных плантациях.
Весьма перспективным направлением искусственного мутагенеза является получение мутантов с измененными биохимическими показателями, в частности высокотанидных, высоковитаминных, с повышенным выходом живицы и пр.
В растениеводстве возможно два основных пути селекционного использования искусственных мутантов.
1. Прямое использование мутаций, полученных от самых лучших в хозяйственном отношении образцов.
2. Использование мутантов в процессе гибридизации.
В первом случае ставится задача улучшения существующих форм, гибридов и сортов по отдельным хозяйственно-биологическим признакам. Прямое использование мутаций рассчитано на быстрое создание обширного исходного материала, в составе которого можно было бы отобрать особи с наследственно обусловленными изменениями требуемого направления и уровня.
Если в сельскохозяйственном растениеводстве такое направление не всегда признается достаточно эффективным, поскольку количество нужных наследственных изменений невелико, то в лесном хозяйстве оно приобретает иное значение. Большинство сельскохозяйственных растений относится к однолетним культурам, что обеспечивает реальное их дальнейшее селекционное совершенствование путем гибридизации. Дать хозяйственную оценку новому гибриду и получить его семенное поколение можно уже через год после гибридизации Древесные породы являются многолетними растениями, возраст генеративной зрелости которых часто составляет несколько десятков лет. Это крайне осложняет работы по оценке хозяйственной значимости мутантов (возраст рубки 100 и более лет), и тем более по оценке хозяйственной значимости их потомков или потомков их потомков.
Второй путь использования мутантов предусматривает включение их в качестве одного из родителей в различных комбинациях скрещивания с обычными сортами, формами, линиями или другими мутантами. При этом процесс может быть достаточно сложным и многоэтапным. Различные поколения растений, полученных из семян после воздействия мутагенами, в большинстве случаев принято обозначать буквой М с цифровым индексом, соответствующим поколению мутантов. Растения, выросшие непосредственно из обработанных мутагенами семян обозначают М1, их потомство называется вторым поколением и обозначается М2, каждое последующее поколение соответственно обозначается М3, М4 и т.д. Как правило, в М1 отбор не проводят и все поколение выращивают в оптимальных условиях среды. В М2 отбирают мутанты с хорошо выраженными селектируемыми признаками для прямого использования или дальнейшего участия в скрещиваниях.
Однако очевидно, что на современном этапе развития селекции древесных и кустарниковых растений этот путь мало реален, поскольку требует чрезвычайно длительного времени.
Заключение по мутациям
1. Мутации происходят естественно в природных условиях у всех организмов, от бактерий и до человека, включая древесные и кустарниковые виды. Мутационная изменчивость является неотъемлемым свойством всего живого.
2. Мутации можно получить искусственно, воздействуя на выбранные организмы соответствующими внешними факторами. Частота их при этом увеличивается во много раз по сравнению с частотой естественных мутаций.
3. Мутации являются результатом сложных физиологических и биохимических процессов, происходящих в клетках и имеющих физико-химическую природу.
4. Изменения генетических структур клетки, происходящие в результате мутаций, обусловливают различные фенотипические изменения, касающиеся любых внешних (морфологических) или внутренних (физиологических, биохимических) особенностей организма. Они наследуются и стойко сохраняются в ряду последующих поколений.
5. Мутационный процесс при современных методах воздействия на организмы, кроме получения полиплоидных форм, является ненаправленным, Мутации не адекватны внешним воздействиям. Мутационные изменения могут затрагивать любые признаки и свойства организмов, и отклонения от исходного типа могут происходить во многих возможных направлениях.
6. Наследственная изменчивость организма какого-либо вида или формы не может идти в каком угодно направлении, она материально обусловлена возможностями изменений его генетических структур (из мухи невозможно получить слона).
Вопросы и задания для самопроверки и контроля знаний.
1. В чем состоит эволюционное и селекционное значение мутаций?
2. Сформулируйте определение понятий «мутации», «мутанты», «мутационная изменчивость»?
3. Какие типы мутаций различают в зависимости от того, на каком уровне организации наследственных структур они находятся и какие генетические структуры затрагивают?
4. Какие мутации относят к генным?
5. Какие мутации относят к хромосомным?
6. Как называются состояния структурно измененных в процессе мутации хромосом?
7. Сформулируйте определения понятий «делеция», «дупликация», «инверсия», «транслокация».
8. Сформулируйте определения понятий «геномные мутации», «плазмонные мутации», «пластидные мутации».
9. В чем состоят различия между спонтанными и индуцированными мутациями?
10. Сформулируйте определения понятий «гаметические мутации», «соматические мутации».
11. Сформулируйте определения понятий «морфологические мутации», «физиологические мутации», «биохимические мутации».
12. Сформулируйте определения понятий «вредные мутации», «летальные мутации», «нейтральные мутации», «биологически полезные мутации», «хозяйственно полезные мутации».
13. В чем заключаются основные свойства мутаций?
14. Как представлены основные мутагенные факторы?
15. Что входит в состав физических мутагенных факторов волновой природы?
16. Что входит в состав физических мутагенных факторов корпускулярной природы?
17. Как представлена классификация химических мутагенов?
18. Создайте систему вопросов тестирования остаточных знаний в стиле компьютерной игры «Игры разума», ориентированной на тему настоящей лекции.
ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры.
Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).
Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор.
Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: