в чем проявляется значение мутаций

Задания части 2 ЕГЭ по теме «Виды изменчивости»

1. В чем проявляется значение мутаций для эволюции органического мира? Укажите не менее трех значений.

1) Мутации создают наследственное разнообразие популяции.
2) Мутации являются материалом для естественного отбора.
3) Редкие рецессивные мутации являются скрытым резервом изменчивости.

2. Объясните, в чем заключается сходство и различие мутационной и комбинативной изменчивости.

Сходство: мутационная и комбинативная изменчивость относятся к наследственной изменчивости.
Различие: мутации – это возникновение новых последовательностей ДНК, а комбинации – это перекомбинации старых.

3. Окраска шерсти зайца-беляка изменяется в течение года: зимой заяц белый, а летом серый. Объясните, какой вид изменчивости наблюдается у животного и чем определяется проявление данного признака.

Это модификационная изменчивость. Изменение окраски определяется длиной светового дня и температурой воздуха.

4. Приведите три примера модификационной изменчивости.

А) Отправим 100 человек на юг. Все они загорят.
Б) Заставим поднимать гантели 100 человек. Степень развития мускулатуры будет различной в зависимости от частоты и интенсивности тренировок.
В) Посадим растения из одного корня в разных условиях, например, на унавоженном огороде и на каменистой почве в горах. Растения вырастут разного размера в пределах нормы реакции.

5. Представьте, что вам необходимо исследовать какую-либо изменчивость. Какие эксперименты необходимо провести, чтобы определить, мутационная она или модификационная?

2. Различают ненаследственную и наследственную изменчивость. Комбинативная изменчивость – разновидность наследственной.
4. Ненаследственная изменчивость связана с изменением только фенотипа, с изменением генотипа связана наследственная изменчивость.
5. Нормой реакции называют пределы модификационной (ненаследственной) изменчивости.

7. Чем отличаются мутации от модификаций?

1) Мутации – это наследственная изменчивость (передаётся по наследству), модификации – ненаследственная.
2) Мутации – это генотипическая изменчивость (изменяется генотип, т.е. ДНК), модификации – фенотипическая (изменяется только фенотип, т.е. признаки).
3) Мутации – это неопределенная изменчивость, потому что нельзя заранее определить, какая именно будет мутация. Модификация – определенная изменчивость, потому что её можно заранее предсказать.
4) Мутации – это индивидуальная изменчивость, потому что у каждого организма происходят свои мутации. Модификации – групповая изменчивость, потому что в одинаковых условиях все изменяются одинаково.

8. На рисунке изображен стрелолист с листьями разных форм. Какая форма изменчивости характерна для разнообразия этих листьев? Объясните причину их появления. Какую форму листьев будет иметь стрелолист, выросший на отмели?

Это модификационная изменчивость. На форму развивающегося листа воздействуют условия среды: подводные листья (3) вырастают лентовидные, плавающие – эллиптические (2), надводные – стреловидные (1). На отмели все листья у стрелолиста будут стреловидные.

9. Какое значение имеет кроссинговер при образовании гамет для организмов и в эволюции? Ответ поясните.

1) кроссинговер приводит к появлению комбинативной изменчивости признаков у организмов;
2) повышаются адаптационные возможности организмов в изменяющихся условиях среды
3) разнообразие комбинаций признаков усиливает естественный отбор, что приводит к совершенствованию приспособленности организмов

10. Рассмотрите предложенную схему классификации видов изменчивости. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.

11. Найдите три ошибки в приведённом тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены, объясните их. (1) Белый цвет шерсти у горностаевых кроликов — это пример модификационной изменчивости, так же как у кроликов-альбиносов. (2) Однако, когда горностаевых кроликов отсадили в более холодное помещение, у них изменилась белая окраска кончиков ушей, хвостика и мордочки на чёрную. (3) Этого не происходило с кроликами-альбиносами. (4) Когда у горностаевого кролика выщипывали на небольшом участке кожи шерсть и охлаждали это место при температуре ниже 2 °С, то там вырастала чёрная шерсть. (5) Этот признак наследовался и потомством горностаевых кроликов. (6) Следовательно, возникновение чёрной шерсти у популяции горностаевых кроликов после охлаждения — это проявление наследственной изменчивости.

1) (1) Альбинизм — это результат мутации.
2) (5) Признак чёрной окраски участков шерсти у горностаевых кроликов не передаётся по наследству.
3) (6) Этот признак — проявление модификационной изменчивости под влиянием факторов внешней среды.

12. Рассмотрите предложенную схему классификации видов наследственной изменчивости. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.

Источник

В чем проявляется значение мутаций

Ниже представлены ученические решения экзаменационных заданий. Оцените каждое из них в соответствии с критериями проверки заданий ЕГЭ. После нажатия кнопки «Проверить» вы узнаете правильный балл за каждое из решений. В конце будут подведены итоги.

В промышленных районах Англии на протяжении ХIХ-ХХ веков увеличилось число бабочек берёзовой пяденицы с тёмной окраской крыльев, по сравнению со светлой окраской. Объясните это явление с позиции эволюционного учения и определите форму отбора.

1) в потомстве популяции бабочек рождаются и светлые, и темные формы;

2) в загрязненных копотью промышленных районах с потемневших стволов птицами устраняются светлые особи, поэтому через ряд поколений преобладающей формой в популяциях стали бабочки с темной окраской;

3) изменение окраски в популяциях бабочек – появление движущей формы естественного отбора.

Критерии оценивания ответа на задание С4	Баллы
Ответ включает все названные выше элементы, не содержит биологических ошибок	3
Ответ включает 2 из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает 3 из названных выше элементов, но содержит негрубые биологические ошибки	2
Ответ включает 1 из названных выше элементов и не содержит биологических ошибок, ИЛИ ответ включает 2 из названных выше элементов, но содержит негрубые биологические ошибки	1
Ответ неправильный	0
Максимальное количество баллов	3

Это яв­ле­ние на­зы­ва­ет­ся ин­ду­стри­аль­ным ме­ла­низ­мом. На ство­лах де­ре­вьев было много ко­по­ти, так как в Ан­глии раз­ви­ва­лась про­мыш­лен­ность. На тем­ном фоне де­ре­вьев были мень­ше за­мет­ны ба­боч­ки с тем­ной окрас­кой. Ба­боч­ки со свет­лой окрас­кой в боль­шей мере склёвы­ва­лись пти­ца­ми. Таким об­ра­зом, про­хо­дил есте­ствен­ный отбор: уни­что­же­ние с не­под­хо­дя­щим при­зна­ком к среде оби­та­ния — свет­лая окрас­ка, вы­жи­ва­ли и остав­ля­ли потом­ство ба­боч­ки с тем­ной окрас­кой. В дан­ном слу­чае на­блю­да­ет­ся дви­жу­щий отбор. Тем­ная окрас­ка в ре­зуль­та­те дви­жу­ще­го от­бо­ра за­кре­пи­лась как по­лез­ный при­знак.

Оцените это решение в баллах:

В чем проявляется значение мутаций для эволюции органического мира? Укажите не менее трёх значений.

1) мутации — материал для естественного отбора;

2) особи с мутациями размножаются, в результате чего увеличивается генетическая неоднородность популяции;

3) естественный отбор сохраняет особей с полезными мутациями, что приводит к совершенствованию приспособленности организмов или образованию новых видов.

Оцените это решение в баллах:

Бла­го­да­ря ком­би­на­тив­ной из­мен­чи­во­сти му­та­ции могут ши­ро­ко рас­про­стра­нять­ся в по­пу­ля­ци­ях, ре­цес­сив­ные му­та­ции со­став­ля­ют ре­зерв на­след­ствен­ной из­мен­чи­во­сти; до­ми­нант­ные му­та­ции спо­соб­ству­ют воз­ник­но­ве­нию новых при­зна­ков и свойств, по­мо­га­ю­щих вы­жить в не­бла­го­при­ят­ных усло­ви­ях; му­та­ции под­дер­жи­ва­ют вы­со­кую сте­пень ге­не­ти­че­ско­го раз­но­об­ра­зия; му­та­ции — ос­но­ва для есте­ствен­но­го от­бо­ра.

Оцените это решение в баллах:

Оцените это решение в баллах:

а — му­та­ции улуч­ша­ют ге­но­фонд по­пу­ля­ции; б — уско­ря­ют ви­до­об­ра­зо­ва­ние; в — по­вы­ша­ют при­спо­соб­лен­ность к окру­жа­ю­щей среде; г — яв­ля­ют­ся дви­жу­щей силой эво­лю­ции; д — му­та­ции яв­ля­ют­ся на­след­ствен­ны­ми.

Оцените это решение в баллах:

В результате вулканической деятельности в океане образовался остров. Объясните последовательность формирования экосистемы на недавно образовавшемся участке суши.

1) Первыми поселяются микроорганизмы и лишайники, которые обеспечивают образование почвы;

2) на почве поселяются растения, споры или семена которых заносятся ветром или водой;

3) по мере развития растительности в экосистеме появляются животные, в первую очередь членистоногие и птицы.

Дублирует задание 11222.

Оцените это решение в баллах:

Здесь пре­об­ла­да­ет вто­ро­сте­пен­ная ста­дия, по­то­му, что здесь будет фор­ми­ро­вать­ся эко­си­сте­ма на ка­ме­ни­стых ска­лах. В эко­си­сте­ме будут по­яв­лять­ся мхи и па­по­рот­ни­ки. Так же по­явят­ся бак­те­рии и про­стей­шие.

Оцените это решение в баллах:

Оцените это решение в баллах:

Сна­ча­ла по­яв­ля­ют­ся паль­мы, на них об­ра­зу­ют­ся се­ме­на, потом — рас­ти­тель­но­яд­ные на­се­ко­мые. Вско­ре при­ле­та­ют птицы, потом при­плы­ва­ют реп­ти­лии, даль­ше по­яв­ля­ют­ся вул­ка­ни­че­ские де­ре­вья. В цен­тре об­ра­зу­ет­ся ост­ров, вул­ка­ни­че­ские почвы очень пло­до­род­ные.

Оцените это решение в баллах:

Почему в пищевых цепях от организмов первого трофического уровня к организмам второго уровня переходит только около 10% вещества и запасенной в нём энергии?

1. Часть вещества и энергия идет на построение новых клеток, т. е. на прирост.

2. Вещества и энергия тратится на собственные процессы жизнедеятельности (расходуется на обеспечение энергетического обмена или на дыхание).

3. Часть уходит с непереваренными остатками (растительная пища энергетически менее ценна, так как в ней содержится большое количество целлюлозы и древесины, не перевариваемых большинством животных),

или как вариант — Часть просто не усваивается, например нет в организме ферментов, которые переваривали бы все вещества.

Источник

В чем проявляется значение мутаций

Наследственная (генотипическая) изменчивость проявляется в изменении генотипа особи, поэтому передается при половом размножении потомкам.

Наследственная изменчивость обусловлена возникновением разных типов мутаций и их комбинаций в последующих скрещиваниях. В каждой достаточно длительно существующей совокупности особей спонтанно и ненаправленно возникают различные мутации, которые в дальнейшем комбинируются более или менее случайно с уже имеющимися вариантами генов.

Виды наследственной изменчивости:

Комбинативная изменчивость

Комбинативной называют изменчивость, в основе которой лежит образование рекомбинаций, т. е. таких комбинаций генов, которых не было у родителей.

В основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение организмов, вследствие которого возникает огромное разнообразие генотипов. Практически неограниченными источниками генетической изменчивости в ходе полового размножения эукариот служат три процесса:

Эти источники комбинативной изменчивости действуют независимо и одновременно, обеспечивая при этом постоянную «перетасовку» генов, что приводит к появлению организмов с другими генотипом и фенотипом (сами гены при этом не изменяются). Однако новые комбинации генов довольно легко распадаются при передаче из поколения в поколение. Комбинативная изменчивость является важнейшим источником всего колоссального наследственного разнообразия, характерного для живых организмов. Однако она, как правило, не порождает стабильных изменений в генотипе, которые необходимы, согласно эволюционной теории, для возникновения новых видов. Стабильные, долгоживущие изменения возникают в результате мутаций.

Мутационная изменчивость

Мутация — это устойчивое и ненаправленное изменение в геноме.

Мутация сохраняется неограниченно долго в ряду поколений.

Значение мутаций в эволюции огромно — благодаря им возникают новые варианты генов. Говорят, что мутации — это сырой материал эволюции. Мутации носят индивидуальный (каждая мутация в отдельной молекуле ДНК возникает случайно) и ненаправленный характер.

Мутации могут как приводить, так и не приводить к изменению признаков и свойств организма.

Мутации возникают постоянно на протяжении всего онтогенеза человека. Чем на более раннем этапе развития организма возникнет конкретная мутация, тем большее влияние она может оказать на развитие организма (рис. 1).

Рис. 1. Влияние мутаций в разные периоды онтогенеза

Мутации делятся на:

Современные генетики считают, что большинство вновь возникающих мутаций нейтральны, то есть никак не отражаются на приспособленности организма. Нейтральные мутации происходят в межгенных участках — интронах (участках ДНК, не кодирующих белки); либо это синонимичные мутации в кодирующей части гена — мутации, которые приводят к возникновению кодона, обозначающего ту же аминокислоту (это возможно из-за вырожденности генетического кода).

Следующими по частоте являются вредные мутации. Вредоносное действие мутаций объясняется тем, что изменения касаются наследственных признаков, имеющих чаще всего адаптивное значение, т. е. признаков, полезных в данных условиях среды.

Лишь небольшая часть мутаций повышает приспособленность организма, то есть является полезной («ломать не строить»).

Однако вредность и полезность мутаций — понятия относительные, т. к. то, что полезно (вредно) в данных условиях, может оказать обратное действие при изменении условий среды. Именно поэтому мутации являются материалом для эволюции.

Мутагенез — процесс возникновения мутаций.

Мутации могут появиться как в соматических, так и в половых клетках (рис. 2).

Рис. 2. Результат мутаций

Не всегда передаются при половом размножении.

Передаются при вегетативном (бесполом размножении).

Передаются по наследству.

Не смотря на то, что мутации возникают постоянно, существует ряд факторов, так называемых мутагенов, увеличивающих вероятность появления мутаций.

Мутагены — факторы, увеличивающие вероятность появления мутаций.

Мутагенами могут быть:

Канцерогены — факторы, повышающие вероятность возникновения злокачественных новообразований (опухолей) в организме животных и человека.

По характеру изменения генома различают мутации:

ГЕННЫЕ МУТАЦИИ

Это наиболее распространённый вид мутаций и важнейший источник наследственной изменчивости организмов.

Существуют разные типы генных мутаций, связанных с добавлением, выпадением или перестановкой нуклеотидов в гене:

Эффекты генных мутаций чрезвычайно разнообразны.

Большая часть из них — нейтральные мутации.

ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ

Хромосомные мутации подразделяются на виды:

— делеция – выпадение участка хромосомы (рис. 6).

— дупликация – удвоение какого-то участка хромосом (рис. 7).

— транслокация – перемещение какого либо участка хромосомы в другое место (рис. 9).

Рис. 9. Транслокация

При делециях и дупликациях изменяется общее количество генетического материала, степень фенотипического проявления этих мутаций зависит от размеров изменяемых участков, а также от того, насколько важные гены попали в эти участки.

При инверсиях и транслокациях изменение количества генетического материала не происходит, изменяется лишь его расположение. Подобные мутации нужны эволюционно, так как мутанты часто уже не могут скрещиваться с исходными особями.

ГЕНОМНЫЕ МУТАЦИИ

К геномным мутациям относится изменение числа хромосом:

Анеуплоидия — увеличение или уменьшение числа хромосом в генотипе.

Она возникает при нерасхождении хромосом в мейозе или хроматид в митозе.

Анеуплоиды встречаются у растений и животных и характеризуются низкой жизнеспособностью.

Вследствие нерасхождения какой-либо пары гомологичных хромосом в мейозе одна из образовавшихся гамет содержит на одну хромосому меньше, а другая на одну хромосому больше, чем в нормальном гаплоидном наборе. При слиянии с другой гаметой возникает зигота с меньшим или большим числом хромосом по сравнению с диплоидным набором, характерным для вида. Пример — трисомия 21 (лишняя 21-я хромосома), приводящая к синдрому Дауна (рис. 3).

Рис. 3. Синдром Дауна

Полиплоидия — это кратное увеличение гаплоидного набора хромосом (Зn, 4n и т. д.).

Чаще всего появляется при нарушении расхождения хромосом к полюсам клетки в мейозе или митозе под действием мутагенных факторов.

Она широко распространена у растений и простейших и крайне редко встречается у животных.

С увеличением числа хромосомных наборов в кариотипе возрастает надёжность генетической системы, уменьшается вероятность снижения жизнеспособности в случае мутаций. Поэтому полиплоидия нередко влечёт за собой повышение жизнеспособности, плодовитости и других жизненных свойств (рис. 4).

Рис. 4. Обычное и полиплоидное растение энотеры

В растениеводстве это свойство используют, искусственно получая полиплоидные сорта культурных растений, отличающиеся высокой продуктивностью.

У высших животных полиплоидия, как правило, не встречается (известны исключения среди амфибий, у скальных ящериц).

В результате геномных мутаций происходит изменение числа хромосом внутри генома. Это связано с нарушением работы веретена деления, таким образом, гомологичные хромосомы не расходятся к разным полюсам клетки.

В результате одна клетка приобретает в два раза больше хромосом, чем положено (рис. 1):

Рис. 1. Геномная мутация

Гаплоидный набор хромосом остается прежним, изменяется только количество комплектов гомологичных хромосом(2n).

В природе такие мутации нередко закрепляются в потомстве, они встречаются чаще всего у растений, а также у грибов и водорослей (рис. 2).

Такие организмы называются полиплоидными, полиплоидные растения могут содержать от трех до ста гаплоидных наборов. В отличие от большинства мутаций полиплоидность чаще всего приносит пользу организму, полиплоидные особи крупнее обычных. Многие культурные сорта растений являются полиплоидными (рис. 3).

Рис. 3. Полиплоидные культурные растения

Человек может вызывать полиплоидность искусственно, воздействуя на растения колхицином (рис. 4).

Колхицин разрушает нити веретена деления и приводит к образованию полиплоидных геномов.

Рис. 5. Синдром Дауна

Разновидностью геномных мутаций является также разделение одной хромосомы на две и слияние двух хромосом в одну.

Наследственные заболевания

В диплоидном организме большинство новых мутаций фенотипически не проявляется, поскольку они рецессивны. Это очень важно для существования вида, так как в большинстве своём вновь возникающие мутации оказываются вредными. Однако их рецессивный характер позволяет им длительное время сохраняться у особей вида в гетерозиготном состоянии без вреда для организма и проявиться в будущем при переходе в гомозиготное состояние.

Синдром Клайнфельтера — патология, которая характеризуется наличием у мальчиков лишней X хромосомы (минимум одной), в результате чего нарушается их половое созревание. Заболевание в 1942 г. впервые было описано Клайнфельтером. У некоторых мальчиков может быть 3, 4 или 5 Х-хромосом с одной Y-хромосомой. При увеличении числа Х-хромосом также возрастает тяжесть пороков развития и умственной отсталости. Например, вариант набора хромосом 43 ХХХХV имеет столько характерных особенностей, что диагностировать его возможно в детском возрасте (рис. 5).

Рис. 5. Синдром Клайнфельтера

Многие аутосомно-рецессивные заболевания связаны с нарушение обмена веществ.

Например, фенилкетонурия — 1 на 1000 случаев. Отсутствует фермент, превращающий аминокислоту фенилаланин в тирозин → накопление фенилаланина → поражение нервной системы → слабоумие (рис. 6).

Рис. 6. Больной фенилкетонурией

Лейциноз — тяжелое наследственное заболевание, которое связанно с нарушением аминокислотного обмена, имеет аутосомно-рецессивный тип наследования. Заболевание более известно как болезнь кленового сиропа. Заболевание получило такое название из-за специфического запаха мочи, который имеет схожесть с запахом сиропа из клёна. При данной патологии организм ребёнка неспособен усваивать аминокислоты: лейцин, изолейцин, валин. Специфический запах моча приобретает из-за наличия вещества, образующегося из лейцина.

Вместе с тем известен ряд случаев, когда изменение лишь одного основания в определённом гене оказывает заметное влияние на фенотип (генная мутация).

Одним из примеров генной мутации служит серповидноклеточная анемия. Рецессивный аллель, вызывающий в гомозиготном состоянии это наследственное заболевание, выражается в замене всего одного аминокислотного остатка в β-цепи молекулы гемоглобина (глутаминовая кислота → валин). Это приводит к тому, что в крови эритроциты с таким гемоглобином деформируются (из округлых становятся серповидными) и быстро разрушаются (рис. 7). При этом развивается острая анемия и наблюдается снижение количества кислорода, переносимого кровью. Анемия вызывает физическую слабость, нарушения деятельности сердца и почек и может привести к ранней смерти людей, гомозиготных по мутантному аллелю.

Рис. 7. Нормальный эритроцит и эритроцит при серповидноклеточной анемии

Цитоплазматическая изменчивость

Цитоплазматические мутации — связанные с мутациями, генов находящихся в митохондриальной ДНК и ДНК пластид.

У высших растений пестролистные мутанты в ряде случаев являются примером возникновения пластидных мутаций. Например: пестролистность ночной красавицы (рис. 8) и львиного зева (рис. 9) связана с мутациями в хлоропластах.

Рис. 8. Пестролистность у ночной красавицы Рис. 9. Пестролистность у львиного зева

Спонтанные цитоплазматические мутации выявляются реже, чем мутации хромосомных генов. Это можно объяснить рядом причин. Очевидно, одна из причин лежит во множественности цитоплазматических структур и органоидов. Всякая цитоплазматическая мутация, возникшая в одном из многих идентичных органоидов, не может проявиться до тех пор, пока она не размножится в цитоплазме клетки.

Цитоплазматическая мутация может проявиться в двух случаях: если данный органоид в клетке является единичным или представлен малым и постоянным числом, либо если мутаген имеет специфическое действие на органоиды клетки, вызывая массовое изменение их.

Для изучения цитоплазматических мутаций очень удобным объектом оказалась хламидомонада. Стрептомицин вызывает у неё большое количество мутаций нехромосомных генов. При обработке раствором стрептомицина штаммов, чувствительных к этому антибиотику, были выделены мутанты, устойчивые к стрептомицину.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И. Вавилова

Этот закон можно проиллюстрировать на примере семейства Мятликовые, к которому относятся пшеница, рожь, ячмень, овес, просо и т.д. Так, черная окраска зерновки обнаружена у ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и других растений, удлиненная форма зерновки — у всех изученных видов семейства. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости позволил самому Н.И. Вавилову найти ряд форм ржи, ранее не известных, опираясь на наличие этих признаков у пшеницы. К ним относятся: остистые и безостые колосья, зерновки красной, белой, черной и фиолетовой окраски, мучнистое и стекловидное зерно и т.д.

Наследственное варьирование признаков *			Рожь	Пшеница	Ячмень	Овес	Просо	Сорго	Кукуруза	Рис	Пырей
Зерно	Окраска	Черная	+	+	+	—	—	+	+	+	+
		Фиолетовая	+	+	+	—	—	+	+	+	—
	Форма	Округлая	+	+	+	+	+	+	+	+	+
		Удлиненная	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Биол. признаки	Образ жизни	Озимые	+	+	+	+	+
		Яровые	+	+	+	+	+	+	+	+

* Примечание. Знак «+» означает наличие наследственных форм, обладающих указанным признаком.

Открытый Н.И. Вавиловым закон справедлив не только для растений, но и для животных. Так, альбинизм встречается не только в разных группах млекопитающих, но и птиц, и других животных. Короткопалость наблюдается у человека, крупного рогатого скота, овец, собак, птиц, отсутствие перьев — у птиц, чешуи — у рыб, шерсти — у млекопитающих и т.д.

Закон гомологических рядов наследственной изменчивости имеет большое значение для селекции, поскольку позволяет предугадать наличие форм, не обнаруженных у данного вида, но характерного для близкородственных видов. Причем искомая форма может быть обнаружена в дикой природе или получена путем искусственного мутагенеза

Источник