Echilibrul genetic în populații și tulburările acestuia. Echilibrul genetic în populații și tulburările sale - Hypermarket de cunoaștere

Întrebarea 1. Ce modificări ale fondului genetic ne permit să tragem concluzii despre schimbările evolutive care au loc în populație?

Schimbările evolutive care au loc într-o populație pot fi judecate după modificări în structura externă a organismelor, caracteristicile comportamentului și stilului lor de viață și, în cele din urmă, prin adaptarea mai bună a populației la condițiile de mediu date. Schimbările în curs sunt rezultatul unei creșteri a frecvențelor unor gene din pool-ul de gene și al unei scăderi a frecvențelor altora.

Întrebarea 2. Ce este echilibrul genetic? In ce conditii este posibil?

Echilibrul genetic - starea fondului de gene al unei populații, în care există o constanță a frecvențelor alelelor diferitelor gene. Este posibil doar în condiții de presiune slabă a selecției naturale, când populația trăiește izolat.

Întrebarea 3. Ce factori sunt cauza dezechilibrului genetic în condițiile în care selecția naturală nu funcționează?

Pe lângă selecția naturală, următorii factori duc la încălcarea echilibrului genetic al populației:

1) selecția non-aleatorie a partenerilor în timpul împerecherii, caracteristică unor animale;

2) pierderea unor specii rare, de exemplu, din cauza morții purtătorilor acestora (cu cât populația este mai mică, cu atât impactul factorilor aleatorii asupra fondului său genetic este mai mare);

3) împărțirea populației în două părți inegale de către niște bariere naturale sau artificiale neașteptate;

4) transferul de către populație a oricărei catastrofe care a dus la moartea majorității acesteia.

(!LANG:Eseuri populare

ECHILIBRUL GENETIC
ÎN POPULAȚII ȘI PERTURBILE ACESTE

Sarcini: să familiarizeze elevii cu conceptul de echilibru genetic în populații, să identifice cauzele încălcării acestuia.

Elemente de conținut: genetica populației, echilibru genetic.

Tip de lecție: combinate.

Echipament: tabel „Echilibrul genetic în populații”.

În timpul orelor

eu. Organizarea timpului.

II. Verificarea cunoștințelor elevilor.

Dictarea biologică.

1. Cine a încercat prima dată să dezvolte teoria evoluției?

2. Selecție, în care sunt selectate caracteristicile care sunt utile unei persoane.

3. Proprietățile organismului de a dobândi noi caracteristici.

4. Ce evoluează conform teoriei lui Ch. Darwin.

5. Tipul de variabilitate, care stă la baza procesului evolutiv.

6. Suma tuturor genotipurilor prezente în populație.

7. om de știință englez care a pus bazele teoriei moderne a evoluției.

8. Forța motrice a evoluției.

9. Ch. Darwin a pus trei factori ca bază pentru explicarea cauzelor evoluției: selecția naturală, variabilitatea organismelor și...

10. Factori responsabili de variabilitatea genotipului.

1) J.-B. Lamarck;

2) artificială;

3) variabilitate;

4) specii și populații;

5) ereditar;

6) bazin genetic;

7) C. Darwin;

8) selecția naturală;

9) lupta pentru existență;

10) mutații, recombinări ale genelor.

III. Învățarea de materiale noi.

Apariția geneticii populației a ajutat la dezvăluirea tiparelor care guvernează schimbările în grupul genetic al unei populații. S-a constatat că în multe populații există o constanță a frecvențelor alelelor diferitelor gene, adică echilibru genetic.

populatie este o unitate elementară de evoluție. O populație este un grup de indivizi din aceeași specie care se încrucișează liber și locuiesc într-o anumită zonă, relativ izolat de alte grupuri de indivizi din aceeași specie.

În unele cazuri, echilibrul genetic într-o populație poate fi perturbat, ceea ce duce la o schimbare a populației în ansamblu.

Cauzele dezechilibrului genetic.

1. Alegerea non-standard a unui partener la trecere.

2. Moartea indivizilor (pierderea genelor responsabile pentru o anumită
semn).

3. Izolarea artificială și naturală a unei părți a populației (crearea de rezervoare, incendiu etc.).

4. Dezastre: atunci când majoritatea indivizilor mor, rămân unități care determină fondul genetic al unei noi populații.

5. Ca urmare a selecției naturale, unele semne sunt îndepărtate, iar alte semne sunt fixate.

6. Când se dezvoltă noi teritorii, apar semne noi care determină noul bazin genetic.

Motive: 1-4 - caracterul nedirecțional al modificărilor;

Tine minte!

Schimbările evolutive ale populațiilor sunt întotdeauna însoțite de modificări direcționate ale fondului genetic care apar sub influența selecției naturale. Aceasta asigură diferența dintre populațiile aceleiași specii, ceea ce duce ulterior la transformarea lor în specii noi.

IV. Consolidarea materialului studiat.

Conversatie pe:

1. Ce este echilibrul genetic? In ce conditii este posibil?

2. Ce factori sunt cauza dezechilibrului genetic?

3. Care este rolul selecției naturale în schimbarea fondului genetic al unei populații?

Teme pentru acasă:§ 7.3.

GENE POOL - suma tuturor genotipurilor prezente într-o populație. Modele de modificări ale grupului de gene al unei populații: constanța frecvențelor alelelor diferitelor gene

Legea Hardy-Weinberg Frecvența genelor (genotipurilor) într-o populație este o valoare constantă și nu se modifică de la o generație la alta. Echilibrul frecvențelor genelor: p pq + q 2 \u003d 1, unde p 2 este frecvența homozigoților dominanti (AA); 2 pq - frecvența heterozigoților (Aa); q 2 - frecvența homozigoților recesivi (a).

Sarcina biologică de fixare a legii a) b) În populația broaștei lacustre au apărut descendenți de broaște cu pete întunecate (trăsătură dominantă) și 320 de broaște cu pete deschise. Determinați a) frecvența de apariție a genelor spotting dominante și recesive b) numărul de heterozigoți dintre broaștele cu pete întunecate = 2000 de indivizi în total în populație. - frecvenţa de apariţie a homozigoţilor pentru recesivi. p \u003d 1 - q \u003d 1 - 0,4 \u003d 0,6 - frecvența de apariție a homozigoților pentru dominantă. 2 pq \u003d 2 x 0,6 x 0,4 \u003d 0,48 \u003d 48% din 1680 vor fi heterozigoți. frecvența heterozigoților p pq + q 2 \u003d 1 \u003d 2000

Cauzele încălcării echilibrului genetic 3. Când o populație se desparte în două părți inegale prin bariere insurmontabile (Dacă numărul de indivizi ai uneia dintre populații este mic, compoziția sa poate diferi de cea anterioară. Alelele rare pot deveni comune și viceversa).

Rezolvarea problemelor cu privire la legea Hardy-Weinberg 1. Albinismul la secară este moștenit ca trăsătură autosomal recesiv. La examinarea unei parcele de plante au fost găsite 210 albinisme. Determinați frecvența genelor de albinism la secară. Dat: a - albinism A - norma Alb 210 norma 8400 Frecventa q(a) - ? = (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 sau = 5% (0,05 x 100%) q2q2 = q == = = 0,05 sau 5%

Rezolvarea problemelor legate de legea Hardy-Weinberg 2. Vulpile au fost împușcate pe una dintre insule. Dintre acestea, 9991 au fost roșii și 9 albe. Culoarea roșie domină peste alb. Determinați procentul de vulpi roșii homozigote, roșii heterozigote și vulpi albe. Dat: A - roșu și - alb 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 p 94% \u003d p 94% x 0,97 x 0,03 \u003d 0,0582 \u003d 5,8% Răspuns: a - 0,03%; Aa - 5,8%; AA - 94%

Rezolvarea problemelor cu privire la legea Hardy-Weinberg 3. Albinismul este moștenit ca o trăsătură autozomală recesivă. Boala apare cu o frecvență de 1: Calculați procentul de heterozigoți din populație. Dat: a – albinism A – normă Alb 1 normă Frecvență 2 рq - ? = (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 p = 1 - 0,0071 = 0,9924 q2q2 = q = = 0,0071 Răspuns: numărul de heterozigoți din populație - 1,4% = 2 pq = 2 x 0,0071 x 0,9924 = 0,9924 = 1,4%

Rezolvarea problemelor cu privire la legea Hardy-Weinberg 4. Alcaptonuria este moștenită ca o trăsătură autosomal recesivă. Boala apare cu o frecvență de 1:1000. Calculați numărul de heterozigoți din populație. Dat: A - normal a - alcaptonurie Alc 1 normal Frecventa 2 рq - ? = (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 p = 1 - 0,01 = 0,99 q2q2 = q = = 0,01 Răspuns: numărul de heterozigoți din populație - 1,9% = 2 pq = 2 x 0,01 x 0,99 = 0,0198 = 1,9%

Rezolvarea problemelor pe baza legii Hardy-Weinberg 5. Luxația congenitală de șold este moștenită ca dominantă cu o penetranță medie de 25%. Boala apare cu o frecvență de 6: Determinați numărul de indivizi homozigoți pentru gena recesivă. (p + q) 2 \u003d p pq + q 2 \u003d 1 Având în vedere: A - dislocare a - norma A 6 a Penetranță 25% q 2 -? \u003d p pq \u003d Răspuns: numărul de homozigoți a - 9976 indivizi \u003d q 2 \u003d \u003d 9976 penetranța este de 25% sau ¼, atunci vor fi de 4 ori mai mulți purtători ai genei, prin urmare р рq =

Rezolvarea problemelor cu privire la legea Hardy-Weinberg 6. Guta apare la 2% dintre oameni și este cauzată de o genă autosomal dominantă. La femei, guta nu apare, la bărbați penetranța este de 20%. Determinați structura genotipică a populației în funcție de trăsătura analizată. (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 Având în vedere: A - guta a - normă Penetranţă - 2%: - nu - 20% Genet. structura populatiei? 2% se îmbolnăvesc, dar numai, și sunt de 5 ori mai mulți purtători ai genei printre ei, pentru că penetranță 20% (100% : 20% = 5) (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 10% purtători ai genei bolii, 10% + 10% care poartă gena dar nu se îmbolnăvesc 20% purtători ai genei gutei

Rezolvarea problemelor pe legea Hardy-Weinberg 7. Structura populației după sistemul sanguin MN în % dintre: Populația Europei CSI Papuani MM - ,1 MN - ,6 NN - Determinați frecvența genelor L N și L M în populatiile indicate.

Fondului genetic

Pentru a înțelege ce este în joc, trebuie să cunoașteți definițiile.

Baza de gene este totalitatea genotipurilor tuturor indivizilor dintr-o populație.

O populație este un grup de organisme dintr-o singură specie care ocupă o anumită zonă a teritoriului din cadrul intervalului, se încrucișează liber între ele și izolate parțial sau complet de alte populații. mutația grupului de gene ale populației

Procesul de mutație este sursa variabilității ereditare.

Echilibrul genetic în populații

Frecvența de apariție a diferitelor alele într-o populație este determinată de frecvența mutațiilor, presiunea de selecție și, uneori, de schimbul de informații ereditare cu alte populații ca urmare a migrațiilor indivizilor. Cu condiții relativ constante și o dimensiune mare a populației, toate aceste procese conduc la o stare de echilibru relativ. Ca rezultat, fondul genetic al acestor populații devine echilibrat; în el se stabilește un echilibru genetic sau constanța frecvențelor de apariție a diferitelor alele.

Cauzele dezechilibrului genetic

Exemplul dat mai devreme cu acțiunea insecticidelor sugerează că acțiunea selecției naturale duce la modificări direcționate ale fondului genetic al unei populații - o creștere a frecvenței genelor „utile”. Au loc schimbări microevolutive. Cu toate acestea, modificările în grupul de gene pot fi, de asemenea, de natură nedirecționată, aleatorie. Cel mai adesea ele sunt asociate cu fluctuații ale numărului de populații naturale sau cu izolarea spațială a unei părți a organismelor unei populații date.

Modificările în grupul de gene pot fi direcționate și nedirecționate, pot apărea modificări aleatorii din diverse motive. Unul dintre motivele semnificative care conduc la modificarea frecvențelor alelelor și genotipurilor în populații este fluxul de gene, sau migrarea indivizilor (semințe, spori, polen). Cu cât este mai mare intensitatea migrației și cu cât diferența dintre frecvențele alelelor este mai mare, cu atât este mai mare impactul acesteia asupra echilibrului populației și a frecvențelor genotipice. Rareori, populațiile sunt sisteme complet închise. De obicei, între ele există un schimb de gene, a cărui amploare depinde de proximitatea spațială și de alți factori.

Încetarea fluxului de gene de la o populație la alta poate fi rezultatul diferitelor evenimente și poate avea consecințe evolutive diferite. În astfel de cazuri, există mecanisme de lustruire asociate cu o restricție bruscă sau cu încetarea completă a încrucișării cu reprezentanți ai diferitelor populații și specii.

Un exemplu de barieră izolatoare este izolarea, coborâtă odată cu modificările peisajului: formarea de bariere sub formă de râuri, lanțuri muntoase, păduri etc. Ca urmare, încrucișarea liberă a indivizilor de pe uscat este dificilă din cauza barierelor de apă, și indivizi care trăiesc în apă – datorită barierelor terestre. Zona înaltă izolează zonele plane, în timp ce câmpiile izolează populațiile montane.

Fluctuațiile bruște ale populațiilor, oricare ar fi acestea cauzate, modifică frecvența alelelor din grupul genetic al populațiilor. Când se creează condiții nefavorabile și populația este redusă din cauza morții indivizilor, unele gene, mai ales rare, pot fi pierdute. În general, cu cât populația este mai mică, cu atât este mai mare probabilitatea de a pierde gene rare, cu atât este mai mare impactul asupra compoziției; factori aleatori ai fondului genetic. Fluctuațiile periodice ale numărului sunt caracteristice pentru aproape toate organismele. Aceste fluctuații modifică frecvența genelor în populațiile care se înlocuiesc reciproc.

Un exemplu sunt unele insecte; doar un număr mic dintre ei supraviețuiesc iernii. Această mică fracțiune dă naștere unei noi populații de vară, fondul său genetic este adesea diferit de fondul genetic al populației care a existat cu un an în urmă.

Modificare aleatorie, nedirecțională a frecvențelor alelelor în populații mici N.P. Dubinin și D.D. Romașov a fost numit procese genetic-automate. Independent de ei, americanul S. Wright și englezul R. Fisher au numit acest fenomen derivă genetică.

Care sunt principalele prevederi ale învățăturilor lui Ch. Darwin?

1. Organismele sunt schimbătoare. Este imposibil să găsești doi iepuri complet identici, lupi, șopârle sau alte animale sau plante aparținând aceleiași specii.

2. Diferențele dintre organisme sunt, cel puțin parțial, moștenite.

3. Teoretic, în condiții favorabile, orice organisme se poate înmulți atât de mult încât sunt capabile să umple Pământul, dar acest lucru nu se întâmplă, deoarece mulți indivizi mor fără să aibă timp să producă descendenți.

4. Acele organisme care au proprietăți benefice au mai multe șanse de a supraviețui decât altele. Supraviețuitorii transmit aceste proprietăți urmașilor lor. În consecință, aceste proprietăți sunt fixate într-o serie de generații ulterioare.

Dovezi pentru teoria lui Darwin

Pe ce fapte și-a bazat Darwin dovezile pentru teoria sa?

Faptele pe care Darwin și-a bazat dovezile pentru teoria sa sunt:

1) plantele și animalele insulare diferă puternic de speciile strâns înrudite de pe continent;

2) speciile strâns înrudite de pe diferite insule diferă ca aspect, dimensiunea corpului, obiceiurile de viață pe fundalul diferitelor condiții ale habitatului lor;

3) au fost găsite rămășițe fosile de leneș gigant și armadillo, semnificativ mai mari decât rudele lor, locuind încă în America Centrală și de Sud;

4) conservarea marsupialelor și a oviparelor tocmai în Australia, unde s-au găsit izolați și s-au stins în alte locuri de pe glob;

5) diferențe între diferite rase ale aceleiași specii de animale domestice, care sunt uneori chiar mai semnificative decât între diferitele specii de animale sălbatice;

6) fiecare organism este capabil să producă mai mulți descendenți decât poate supraviețui și doar un număr limitat dintre ei supraviețuiesc și își părăsesc urmașii.

Luptă pentru existență

Ce fapte ne permit să vorbim despre lupta pentru existență? Cum se manifestă această luptă în natură?

Organismele vii tind să se înmulțească exponențial și, teoretic, orice organism poate umple Pământul foarte repede.

De fapt, acest lucru nu se întâmplă niciodată, pentru că resursele vieții sunt limitate și merg doar la câțiva - cei care pot câștiga lupta pentru viață, sau lupta pentru existență.

Lupta intraspecifică pentru existență se manifestă la diferite specii, în primul rând în competiția pentru resursele alimentare și un partener sexual. De regulă, o coliziune directă a indivizilor este prevenită prin diverse adaptări, printre care ar trebui să se distingă semnele care desemnează o zonă individuală: cântarea păsărilor cântătoare, lăsarea secrețiilor mirositoare etc. Încălcarea limitelor unei zone individuale este adesea însoţită de lupte. Mai puțin obișnuită este interacțiunea directă, cum ar fi canibalismul.

Variabilitate

Ce este variabilitatea în organisme?

Variabilitatea este proprietatea organismelor de a dobândi trăsături noi care le deosebesc de alte organisme din aceeași specie. Variabilitatea afectează toate proprietățile organismelor: caracteristici structurale, culoare, fiziologie, caracteristici comportamentale etc.

Forme de variabilitate

Ce fel de variabilitate cunoașteți?

Există două forme principale de variabilitate - neereditară și ereditară (genetică).

Variabilitatea ereditară a populației

Ce este variația genetică a populației? De ce se modifică fondul genetic al unei populații în timp?

Variabilitatea ereditară a unei populații este cea mai importantă proprietate a acestui sistem supraorganism, care constă în faptul că populația în ansamblu este capabilă să dobândească trăsături care o deosebesc de alte populații din aceeași specie.

Baza de gene este suma tuturor genotipurilor prezente într-o populație. Este cel mai important indicator al compoziției genetice a întregii populații. Baza genetică a unei populații se modifică în timp datorită variabilității genotipurilor și ca urmare a selecției naturale.

Modificări adaptive ale fondului genetic

Ce fapte pot servi ca dovadă a naturii adaptative (adaptative) a schimbărilor în fondul genetic?

Un exemplu care demonstrează natura adaptativă a modificărilor în pool-ul genetic al unei populații este așa-numitul mecanism industrial în molia mesteacănului.

Culoarea aripilor acestui fluture imită culoarea scoarței de mesteacăn, pe care acești fluturi întunecați își petrec orele de lumină.

În populațiile care locuiesc în zone industriale, de-a lungul timpului, au început să predomine fluturii întunecați extrem de rari anterior, în timp ce cei albi, dimpotrivă, au devenit rari. În grupurile de gene ale acestor populații, frecvența alelelor care determină colorația protectoare corespunzătoare s-a schimbat.

Modificări evolutive ale fondului genetic

Ce modificări ale fondului genetic ne permit să tragem o concluzie despre schimbările evolutive care au loc în populație?

echilibru genetic

Ce este echilibrul genetic? In ce conditii este posibil?

Factori de încălcare a echilibrului genetic

Ce factori cauzează dezechilibrul genetic în condițiile în care selecția naturală nu acționează?