Genetisches Gleichgewicht in Populationen und seine Störungen. Genetisches Gleichgewicht in Populationen und seine Störungen - Knowledge Hypermarket

Frage 1. Welche Veränderungen im Genpool lassen Rückschlüsse auf die evolutionären Veränderungen in der Population zu?

Die in einer Population stattfindenden evolutionären Veränderungen lassen sich an Veränderungen der äußeren Struktur von Organismen, den Merkmalen ihres Verhaltens und ihrer Lebensweise und letztlich an der besseren Anpassung der Population an gegebene Umweltbedingungen ablesen. Die anhaltenden Veränderungen sind das Ergebnis einer Zunahme der Häufigkeit einiger Gene im Genpool und einer Abnahme der Häufigkeit anderer.

Frage 2. Was ist genetisches Gleichgewicht? Unter welchen Bedingungen ist es möglich?

Genetisches Gleichgewicht - der Zustand des Genpools einer Population, in dem es eine Konstanz der Allelfrequenzen verschiedener Gene gibt. Dies ist nur unter Bedingungen eines schwachen natürlichen Selektionsdrucks möglich, wenn die Bevölkerung isoliert lebt.

Frage 3. Welche Faktoren sind die Ursache für das genetische Ungleichgewicht unter Bedingungen, bei denen die natürliche Selektion nicht funktioniert?

Neben der natürlichen Selektion führen folgende Faktoren zur Verletzung des genetischen Gleichgewichts in der Bevölkerung:

1) nicht zufällige Auswahl von Partnern während der Paarung, charakteristisch für einige Tiere;

2) der Verlust einiger seltener Arten, beispielsweise durch den Tod ihrer Träger (je kleiner die Population, desto größer der Einfluss zufälliger Faktoren auf ihren Genpool);

3) Teilung der Bevölkerung in zwei ungleiche Teile durch einige unerwartete natürliche oder künstliche Barrieren;

4) die Übertragung einer Katastrophe durch die Bevölkerung, die zum größten Teil zum Tod führte.

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GENETISCHES GLEICHGEWICHT
IN BEVÖLKERUNGEN UND IHREN STÖRUNGEN

Aufgaben: die Schüler mit dem Konzept des genetischen Gleichgewichts in Populationen vertraut zu machen und die Ursachen seiner Verletzung zu identifizieren.

Inhaltselemente: Populationsgenetik, genetisches Gleichgewicht.

Unterrichtsart: kombiniert.

Ausstattung: Tabelle „Genetische Ausgewogenheit in Populationen“.

Während des Unterrichts

ICH. Zeit organisieren.

II. Überprüfung des Wissens der Schüler.

Biologisches Diktat.

1. Wer hat zuerst versucht, die Evolutionstheorie zu entwickeln?

2. Auswahl, bei der Merkmale ausgewählt werden, die für eine Person nützlich sind.

3. Die Eigenschaften des Organismus, um neue Funktionen zu erwerben.

4. Was sich nach der Theorie von Ch. Darwin entwickelt.

5. Art der Variabilität, die dem Evolutionsprozess zugrunde liegt.

6. Die Summe aller in der Population vorhandenen Genotypen.

7. Englischer Wissenschaftler, der die Grundlagen der modernen Evolutionstheorie legte.

8. Triebkraft der Evolution.

9. Ch. Darwin legte drei Faktoren zugrunde, um die Ursachen der Evolution zu erklären: natürliche Selektion, Variabilität der Organismen und ...

10. Faktoren, die für die Variabilität des Genotyps verantwortlich sind.

1) J.-B. Lamarck;

2) künstlich;

3) Variabilität;

4) Arten und Populationen;

5) erblich;

6) Genpool;

7) C.Darwin;

8) natürliche Auslese;

9) Kampf ums Dasein;

10) Mutationen, Rekombinationen von Genen.

III. Neues Material lernen.

Das Aufkommen der Populationsgenetik trug dazu bei, die Muster aufzudecken, die Veränderungen im Genpool einer Population steuern. Es wurde festgestellt, dass in vielen Populationen eine Konstanz der Allelfrequenzen verschiedener Gene besteht, dh ein genetisches Gleichgewicht.

Population ist elementare Einheit der Evolution. Eine Population ist eine Gruppe von Individuen derselben Art, die sich frei kreuzen und ein bestimmtes Gebiet bewohnen, relativ isoliert von anderen Gruppen von Individuen derselben Art.

In einigen Fällen kann das genetische Gleichgewicht in einer Population gestört sein, was zu einer Veränderung der gesamten Population führt.

Ursachen für genetisches Ungleichgewicht.

1. Nicht standardmäßige Partnerwahl beim Überqueren.

2. Tod von Individuen (Verlust von Genen, die für einen bestimmten verantwortlich sind
Schild).

3. Künstliche und natürliche Isolierung eines Teils der Bevölkerung (Errichtung von Stauseen, Feuer usw.).

4. Katastrophen: Wenn die meisten Individuen sterben, bleiben Einheiten übrig, die den Genpool einer neuen Population bestimmen.

5. Als Ergebnis der natürlichen Auslese werden einige Zeichen beiseite gefegt und andere Zeichen fixiert.

6. Bei der Erschließung neuer Territorien tauchen neue Zeichen auf, die den neuen Genpool bestimmen.

Gründe: 1-4 - ungerichtete Natur der Änderungen;

Denken Sie daran!

Evolutionäre Veränderungen in Populationen gehen immer mit gezielten Veränderungen im Genpool einher, die unter dem Einfluss natürlicher Selektion stattfinden. Dies sichert den Unterschied zwischen Populationen derselben Art, was anschließend zu ihrer Umwandlung in neue Arten führt.

IV. Konsolidierung des studierten Materials.

Gespräch über:

1. Was ist genetisches Gleichgewicht? Unter welchen Bedingungen ist es möglich?

2. Welche Faktoren sind die Ursache des genetischen Ungleichgewichts?

3. Welche Rolle spielt die natürliche Selektion bei der Veränderung des Genpools einer Population?

Hausaufgaben:§ 7.3.

GENE POOL – die Summe aller in einer Population vorhandenen Genotypen. Veränderungsmuster im Genpool einer Population: die Konstanz der Allelhäufigkeiten verschiedener Gene

Hardy-Weinberg-Gesetz Die Häufigkeit von Genen (Genotypen) in einer Population ist ein konstanter Wert und ändert sich nicht von Generation zu Generation. Das Gleichgewicht der Genfrequenzen: p pq + q 2 \u003d 1, wobei p 2 die Häufigkeit dominanter Homozygoten (AA) ist; 2 pq - Häufigkeit von Heterozygoten (Aa); q 2 - die Häufigkeit rezessiver Homozygoten (a).

Biologische Aufgabe zur Feststellung des Gesetzes a) b) In der Population der Seefrösche traten Nachkommen von Fröschen mit dunklen Flecken (dominantes Merkmal) und 320 Fröschen mit hellen Flecken auf. Bestimmen Sie a) die Häufigkeit des Vorkommens von dominanten und rezessiven Fleckengenen b) die Anzahl der Heterozygoten bei Fröschen mit dunklen Flecken = 2000 Individuen insgesamt in der Population. - die Häufigkeit des Auftretens von Homozygoten für die rezessiven. p \u003d 1 - q \u003d 1 - 0,4 \u003d 0,6 - die Häufigkeit des Auftretens von Homozygoten für die Dominante. 2 pq \u003d 2 x 0,6 x 0,4 \u003d 0,48 \u003d 48% von 1680 werden heterozygot sein. Häufigkeit von Heterozygoten p pq + q 2 \u003d 1 \u003d 2000

Ursachen für die Verletzung des genetischen Gleichgewichts 3. Wenn eine Population durch unüberwindbare Barrieren in zwei ungleiche Teile zerfällt (Wenn die Anzahl der Individuen einer der Populationen gering ist, kann sich ihre Zusammensetzung von der vorherigen unterscheiden. Seltene Allele können häufig werden und und umgekehrt).

Lösung von Problemen zum Hardy-Weinberg-Gesetz 1. Albinismus bei Roggen wird autosomal-rezessiv vererbt. Bei der Untersuchung einer Pflanzenparzelle wurden 210 Albinismen gefunden. Bestimmen Sie die Häufigkeit von Albinismus-Genen in Roggen. Gegeben: a - Albinismus A - Norm Alb 210 Norm 8400 Häufigkeit q(a) - ? = (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 oder = 5 % (0,05 x 100 %) q2q2 = q == = = 0,05 oder 5 %

Lösung von Problemen zum Hardy-Weinberg-Gesetz 2. Auf einer der Inseln wurden Füchse geschossen. Davon waren 9991 rot und 9 weiß. Rote Farbe dominiert über Weiß. Bestimmen Sie den Prozentsatz von roten homozygoten, roten heterozygoten Füchsen und weißen Füchsen. Gegeben: A - rot und - weiß q 2, 2pq, p 2 -? (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 p = 1 - 0,03 = 0,97 q2q2 = q = = = 0,03 = 0,0009 = 0,09 % p 2 = 0,97 2 \u003d 0,9409 \u003d 94 % 2 pq \u003d 2 x 0,97 x 0,03 \u003d 0,0582 \u003d 5,8 % Antwort: a - 0,03 %; Aa - 5,8 %; AAA - 94 %

Lösung von Problemen zum Hardy-Weinberg-Gesetz 3. Albinismus wird als rezessives autosomales Merkmal vererbt. Die Krankheit tritt mit einer Häufigkeit von 1 auf: Berechnen Sie den Prozentsatz der Heterozygoten in der Bevölkerung. Gegeben: a – Albinismus A – Norm Alb 1 Norm Häufigkeit 2 рq - ? = (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 p = 1 - 0,0071 = 0,9924 q2q2 = q = = 0,0071 Antwort: Anzahl der Heterozygoten in der Bevölkerung - 1,4 % = 2 pq = 2 x 0,0071 x 0,9924 = 0,014 = 1,4 %

Lösung von Problemen zum Hardy-Weinberg-Gesetz 4. Alkaptonurie wird autosomal-rezessiv vererbt. Die Krankheit tritt mit einer Häufigkeit von 1:1000 auf. Berechnen Sie die Anzahl der Heterozygoten in der Bevölkerung. Gegeben: A - normal a - Alkaptonurie Alc 1 normal Frequenz 2 рq - ? = (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 p = 1 - 0,01 = 0,99 q2q2 = q = = 0,01 Antwort: Anzahl der Heterozygoten in der Bevölkerung - 1,9 % = 2 pq = 2 x 0,01 x 0,99 = 0,0198 = 1,9 %

Problemlösung zum Hardy-Weinberg-Gesetz 5. Die angeborene Hüftluxation wird dominant mit einer durchschnittlichen Penetranz von 25 % vererbt. Die Krankheit tritt mit einer Häufigkeit von 6 auf: Bestimmen Sie die Anzahl der homozygoten Individuen für das rezessive Gen. (p + q) 2 \u003d p pq + q 2 \u003d 1 Gegeben: A - Luxation a - Norm A 6 a Penetranz 25% q 2 -? \u003d p pq \u003d Antwort: die Anzahl der Homozygoten a - 9976 Personen \u003d q 2 \u003d \u003d 9976 Penetranz ist 25% oder ¼, dann gibt es 4 mal mehr Träger des Gens, also ð ðq =

Lösung von Problemen zum Hardy-Weinberg-Gesetz 6. Gicht tritt bei 2 % der Menschen auf und wird durch ein autosomal dominantes Gen verursacht. Bei Frauen tritt Gicht nicht auf, bei Männern beträgt die Penetranz 20 %. Bestimmen Sie die genotypische Struktur der Population gemäß dem analysierten Merkmal. (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 Gegeben: A - Gicht a - Norm Penetranz - 2 %: - nein - 20 % Genet. Bevölkerungsstruktur? 2% werden krank, aber nur, und es gibt 5-mal mehr Träger des Gens unter ihnen, weil Penetranz 20 % (100 % : 20 % = 5) (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 10 % Träger des Krankheitsgens, 10 % + 10 %, die das Gen tragen, aber nicht krank werden 20 % Träger des Gicht-Gens

Lösung von Problemen zum Hardy-Weinberg-Gesetz 7. Die Struktur der Bevölkerung nach dem Blutsystem MN in % unter: Bevölkerung der GUS-Europäer Papuas MM - ,1 MN - ,6 NN - Bestimmen Sie die Häufigkeit der Gene L N und L M in die angegebenen Populationen.

gen Pool

Um zu verstehen, worum es geht, müssen Sie die Definitionen kennen.

Der Genpool ist die Gesamtheit der Genotypen aller Individuen einer Population.

Eine Population ist eine Gruppe von Organismen einer Art, die einen bestimmten Bereich des Territoriums innerhalb des Verbreitungsgebiets besetzen, sich untereinander frei kreuzen und teilweise oder vollständig von anderen Populationen isoliert sind. Populationsgenpool-Mutation

Der Mutationsprozess ist die Quelle der erblichen Variabilität.

Genetisches Gleichgewicht in Populationen

Die Häufigkeit des Auftretens verschiedener Allele in einer Population wird durch die Häufigkeit von Mutationen, Selektionsdruck und manchmal durch den Austausch von Erbinformationen mit anderen Populationen als Folge von Migrationen von Individuen bestimmt. Alle diese Prozesse führen bei relativ konstanten Bedingungen und einer hohen Populationsgröße zu einem relativen Gleichgewichtszustand. Dadurch wird der Genpool solcher Populationen ausgeglichen, in ihm wird ein genetisches Gleichgewicht oder die Konstanz der Häufigkeit des Auftretens verschiedener Allele hergestellt.

Ursachen für genetisches Ungleichgewicht

Das zuvor angeführte Beispiel mit der Wirkung von Insektiziden legt nahe, dass die Wirkung natürlicher Selektion zu gezielten Veränderungen im Genpool einer Population führt – zu einer Erhöhung der Häufigkeit „nützlicher“ Gene. Mikroevolutionäre Veränderungen finden statt. Veränderungen im Genpool können aber auch ungerichteter, zufälliger Natur sein. Meistens sind sie mit Schwankungen in der Anzahl natürlicher Populationen oder mit der räumlichen Isolierung eines Teils der Organismen einer bestimmten Population verbunden.

Veränderungen im Genpool können gerichtet und ungerichtet sein, zufällige Veränderungen können aus verschiedenen Gründen auftreten. Einer der wesentlichen Gründe, der zu einer Änderung der Häufigkeit von Allelen und Genotypen in Populationen führt, ist der Fluss von Genen oder die Migration von Individuen (Samen, Sporen, Pollen). Je höher die Migrationsintensität und je größer der Unterschied in der Allelhäufigkeit, desto größer ist ihr Einfluss auf das Populationsgleichgewicht und die genotypischen Häufigkeiten. Selten sind Populationen vollständig geschlossene Systeme. Zwischen ihnen findet normalerweise ein Genaustausch statt, dessen Ausmaß von der räumlichen Nähe und anderen Faktoren abhängt.

Die Unterbrechung des Genflusses von Population zu Population kann das Ergebnis verschiedener Ereignisse sein und unterschiedliche evolutionäre Konsequenzen haben. In solchen Fällen gibt es Poliermechanismen, die mit einer starken Einschränkung oder vollständigen Beendigung der Kreuzung mit Vertretern verschiedener Populationen und Arten verbunden sind.

Ein Beispiel für eine isolierende Barriere ist die Isolation, die durch Veränderungen in der Landschaft gesenkt wird: die Bildung von Barrieren in Form von Flüssen, Gebirgszügen, Wäldern usw. Infolgedessen ist die freie Kreuzung von Landindividuen aufgrund von Wasserbarrieren und schwierig Personen, die im Wasser leben - aufgrund von Landbarrieren. Das Hochland isoliert die flachen Gebiete, während die Ebenen die Bergbevölkerung isolieren.

Starke Schwankungen in Populationen, was auch immer sie verursacht haben, verändern die Häufigkeit von Allelen im Genpool von Populationen. Wenn ungünstige Bedingungen geschaffen werden und die Population aufgrund des Todes von Individuen reduziert wird, kann es zum Verlust einiger Gene, insbesondere seltener, kommen. Im Allgemeinen gilt: Je kleiner die Population, desto höher die Wahrscheinlichkeit, seltene Gene zu verlieren, desto größer die Auswirkung auf die Zusammensetzung; Zufallsfaktoren des Genpools. Periodische Zahlenschwankungen sind charakteristisch für fast alle Organismen. Diese Schwankungen verändern die Häufigkeit von Genen in Populationen, die sich gegenseitig ersetzen.

Ein Beispiel sind einige Insekten; nur wenige überleben den Winter. Aus diesem kleinen Bruchteil entsteht eine neue Sommerpopulation, deren Genpool oft anders ist als der Genpool der Population, die vor einem Jahr existierte.

Zufällige, ungerichtete Änderung der Allelfrequenzen in kleinen Populationen N.P. Dubinin und D.D. Romashov wurde genetisch-automatische Prozesse genannt. Unabhängig davon nannten der Amerikaner S. Wright und der Engländer R. Fisher dieses Phänomen Gendrift.

Was sind die Hauptbestimmungen der Lehren von Ch. Darwin?

1. Organismen sind veränderlich. Es ist unmöglich, zwei völlig identische Kaninchen, Wölfe, Eidechsen oder andere Tiere oder Pflanzen derselben Art zu finden.

2. Unterschiede zwischen Organismen werden zumindest teilweise vererbt.

3. Theoretisch können sich alle Organismen unter günstigen Bedingungen so stark vermehren, dass sie die Erde füllen können, aber dies geschieht nicht, da viele Individuen sterben, ohne Zeit zu haben, Nachkommen zu zeugen.

4. Diejenigen Organismen, die vorteilhafte Eigenschaften haben, überleben eher als andere. Überlebende geben diese Eigenschaften an ihre Nachkommen weiter. Folglich werden diese Eigenschaften in einer Reihe nachfolgender Generationen festgelegt.

Beweise für Darwins Theorie

Auf welche Tatsachen stützte Darwin die Beweise für seine Theorie?

Die Tatsachen, auf die Darwin seine Beweise für seine Theorie stützte, sind:

1) Inselpflanzen und -tiere unterscheiden sich stark von eng verwandten Arten auf dem Kontinent;

2) verwandte Arten auf verschiedenen Inseln unterscheiden sich in Aussehen, Körpergröße und Lebensweise vor dem Hintergrund unterschiedlicher Lebensraumbedingungen;

3) Es wurden fossile Überreste des Riesenfaultiers und des Gürteltiers gefunden, die erheblich größer als ihre Verwandten waren und immer noch in Mittel- und Südamerika leben.

4) die Erhaltung von Beuteltieren und Oviparen gerade in Australien, wo sie sich isoliert wiederfanden und an anderen Orten der Welt ausstarben;

5) Unterschiede zwischen verschiedenen Rassen der gleichen Art von Haustieren, die manchmal sogar signifikanter sind als zwischen verschiedenen Arten von Wildtieren;

6) Jeder Organismus ist in der Lage, mehr Nachkommen zu produzieren, als er überleben kann, und nur eine begrenzte Anzahl von ihnen überlebt und hinterlässt ihre Nachkommen.

Kampf um die Existenz

Welche Tatsachen erlauben es uns, über den Kampf ums Dasein zu sprechen? Wie manifestiert sich dieser Kampf in der Natur?

Lebende Organismen neigen dazu, sich exponentiell zu vermehren, und theoretisch kann jeder Organismus die Erde sehr schnell füllen.

Tatsächlich passiert dies nie, weil die Ressourcen des Lebens begrenzt sind und nur wenigen zugute kommen – denen, die den Kampf ums Leben oder den Kampf ums Dasein gewinnen können.

Der innerartliche Existenzkampf manifestiert sich bei verschiedenen Arten vor allem in der Konkurrenz um Nahrungsressourcen und einen Sexualpartner. In der Regel wird eine direkte Kollision von Personen durch verschiedene Vorrichtungen verhindert, unter denen Markierungen unterschieden werden sollten, die auf ein einzelnes Gebiet hinweisen: das Singen von Singvögeln, das Hinterlassen von Geruchssekreten usw. Oft geht die Verletzung der Grenzen eines einzelnen Gebiets einher durch Kämpfe. Weniger häufig sind direkte Interaktionen wie Kannibalismus.

Variabilität

Was ist Variabilität in Organismen?

Variabilität ist die Eigenschaft von Organismen, neue Merkmale anzunehmen, die sie von anderen Organismen derselben Art unterscheiden. Variabilität betrifft alle Eigenschaften von Organismen: Strukturmerkmale, Farbe, Physiologie, Verhaltensmerkmale usw.

Variabilitätsformen

Welche Arten von Variabilität kennen Sie?

Es gibt zwei Hauptformen der Variabilität – nicht erblich und erblich (genetisch).

Erbliche Variabilität der Bevölkerung

Was ist populationsgenetische Variation? Warum verändert sich der Genpool einer Population im Laufe der Zeit?

Die erbliche Variabilität einer Population ist die wichtigste Eigenschaft dieses supraorganismen Systems, die darin besteht, dass die Population als Ganzes Eigenschaften erwerben kann, die sie von anderen Populationen derselben Art unterscheiden.

Der Genpool ist die Summe aller in einer Population vorhandenen Genotypen. Es ist der wichtigste Indikator für die genetische Zusammensetzung der gesamten Bevölkerung. Der Genpool einer Population verändert sich im Laufe der Zeit aufgrund der Variabilität der Genotypen und als Folge der natürlichen Selektion.

Adaptive Veränderungen im Genpool

Welche Tatsachen können als Beweis für die adaptive (adaptive) Natur von Veränderungen im Genpool dienen?

Ein Beispiel, das den adaptiven Charakter von Veränderungen im Genpool einer Population beweist, ist der sogenannte industrielle Mechanismus bei der Birkenmotte.

Die Farbe der Flügel dieses Schmetterlings ahmt die Farbe der Birkenrinde nach, auf der diese dunklen Schmetterlinge Tageslichtstunden verbringen.

In den in Industriegebieten lebenden Populationen begannen im Laufe der Zeit die zuvor extrem seltenen dunklen Schmetterlinge zu dominieren, während weiße im Gegenteil selten wurden. In den Genpools dieser Populationen hat sich die Häufigkeit von Allelen verändert, die die entsprechende Schutzfärbung bestimmen.

Evolutionäre Veränderungen im Genpool

Welche Veränderungen im Genpool lassen Rückschlüsse auf die evolutionären Veränderungen in der Population zu?