Genetická rovnováha v populáciách a jej poruchy. Genetická rovnováha v populáciách a jej narušenia - Knowledge Hypermarket

Otázka 1. Aké zmeny v genofonde nám umožňujú dospieť k záveru o evolučných zmenách prebiehajúcich v populácii?

Evolučné zmeny prebiehajúce v populácii možno posudzovať podľa zmien vonkajšej štruktúry organizmov, vlastností ich správania a životného štýlu a v konečnom dôsledku aj podľa lepšej adaptácie populácie na dané podmienky prostredia. Prebiehajúce zmeny sú výsledkom zvýšenia frekvencií niektorých génov v genofonde a zníženia frekvencií iných.

Otázka 2. Čo je genetická rovnováha? Za akých podmienok je to možné?

Genetická rovnováha - stav genofondu populácie, v ktorom existuje stálosť alelových frekvencií rôznych génov. Je to možné len v podmienkach slabého tlaku prirodzeného výberu, keď obyvateľstvo žije v izolácii.

Otázka 3. Aké faktory sú príčinou genetickej nerovnováhy v podmienkach, kde nefunguje prirodzený výber?

Okrem prirodzeného výberu vedú k narušeniu genetickej rovnováhy v populácii aj tieto faktory:

1) nenáhodný výber partnerov počas párenia, charakteristický pre niektoré zvieratá;

2) strata niektorých vzácnych druhov, napríklad v dôsledku smrti ich prenášačov (čím menšia populácia, tým väčší vplyv náhodných faktorov na jej genofond);

3) rozdelenie obyvateľstva na dve nerovnaké časti nejakými neočakávanými prírodnými alebo umelými bariérami;

4) prenos akejkoľvek katastrofy obyvateľstvom, ktorá viedla k smrti väčšiny z nich.

(!LANG:Populárne eseje

GENETICKÁ ROVNOVÁHA
V POPULÁCIÁCH A JEJ NARUŠENÍ

Úlohy: oboznámiť žiakov s pojmom genetická rovnováha v populáciách, identifikovať príčiny jej porušovania.

Prvky obsahu: populačná genetika, genetická rovnováha.

Typ lekcie: kombinované.

Vybavenie: tabuľka „Genetická rovnováha v populáciách“.

Počas vyučovania

ja Organizácia času.

II. Kontrola vedomostí žiakov.

Biologický diktát.

1. Kto sa ako prvý pokúsil rozvinúť evolučnú teóriu?

2. Výber, v ktorom sa vyberajú funkcie, ktoré sú pre človeka užitočné.

3. Vlastnosti organizmu nadobudnúť nové znaky.

4. Čo sa vyvíja podľa teórie Ch.Darwina.

5. Typ premenlivosti, ktorý je základom evolučného procesu.

6. Súčet všetkých genotypov prítomných v populácii.

7. Anglický vedec, ktorý položil základy modernej evolučnej teórie.

8. Hnacia sila evolúcie.

9. Ch.Darwin dal ako základ na vysvetlenie príčin evolúcie tri faktory: prirodzený výber, variabilitu organizmov a ...

10. Faktory zodpovedné za variabilitu genotypu.

1) J.-B. Lamarck;

2) umelé;

3) variabilita;

4) druhy a populácie;

5) dedičné;

6) genofond;

7) C. Darwin;

8) prirodzený výber;

9) boj o existenciu;

10) mutácie, rekombinácie génov.

III. Učenie sa nového materiálu.

Príchod populačnej genetiky pomohol odhaliť vzorce, ktoré riadia zmeny v genofonde populácie. Zistilo sa, že v mnohých populáciách existuje stálosť frekvencií alel rôznych génov, teda genetická rovnováha.

populácia je elementárna jednotka evolúcie. Populácia je skupina jedincov toho istého druhu, ktorí sa voľne krížia a obývajú určitú oblasť, relatívne izolovaná od ostatných skupín jedincov toho istého druhu.

V niektorých prípadoch môže dôjsť k narušeniu genetickej rovnováhy v populácii, čo vedie k zmene populácie ako celku.

Príčiny genetickej nerovnováhy.

1. Neštandardný výber partnera pri krížení.

2. Smrť jednotlivcov (strata génov zodpovedných za určité
znamenie).

3. Umelá a prirodzená izolácia časti obyvateľstva (vytváranie nádrží, požiar a pod.).

4. Katastrofy: keď väčšina jedincov zomrie, zostanú jednotky, ktoré určujú genofond novej populácie.

5. V dôsledku prirodzeného výberu sú niektoré znaky zmetené nabok a iné znaky sú fixované.

6. Pri vývoji nových území sa objavujú nové znaky, ktoré určujú nový genofond.

Dôvody: 1-4 - nesmerový charakter zmien;

Pamätajte!

Evolučné zmeny v populáciách sú vždy sprevádzané riadenými zmenami v genofonde, ku ktorým dochádza pod vplyvom prirodzeného výberu. To zabezpečuje rozdielnosť populácií toho istého druhu, čo následne vedie k ich premene na nové druhy.

IV. Konsolidácia študovaného materiálu.

Konverzácia na:

1. Čo je to genetická rovnováha? Za akých podmienok je to možné?

2. Aké faktory sú príčinou genetickej nerovnováhy?

3. Aká je úloha prirodzeného výberu pri zmene genofondu populácie?

Domáca úloha:§ 7.3.

GENE POOL - súčet všetkých genotypov prítomných v populácii. Vzorce zmien v genofonde populácie: stálosť alelových frekvencií rôznych génov

Hardy-Weinbergov zákon Frekvencia génov (genotypov) v populácii je konštantná hodnota a nemení sa z generácie na generáciu. Rovnováha frekvencií génov: p pq + q 2 \u003d 1, kde p 2 je frekvencia dominantných homozygotov (AA); 2 pq - frekvencia heterozygotov (Aa); q 2 - frekvencia recesívnych homozygotov (a).

Biologická úloha opraviť zákon a) b) V populácii žaby jazernej sa objavili potomkovia žiab s tmavými škvrnami (dominantný znak) a 320 žiab so svetlými škvrnami. Určte a) frekvenciu výskytu dominantných a recesívnych génov škvrnitosti b) počet heterozygotov medzi žabami s tmavými škvrnami = 2000 jedincov celkovo v populácii. - frekvencia výskytu homozygotov pre recesívnych. p \u003d 1 - q \u003d 1 - 0,4 \u003d 0,6 - frekvencia výskytu homozygotov pre dominantu. 2 pq \u003d 2 x 0,6 x 0,4 \u003d 0,48 \u003d 48 % z 1680 budú heterozygoti. frekvencia heterozygotov p pq + q 2 \u003d 1 \u003d 2000

Príčiny narušenia genetickej rovnováhy 3. Pri rozpade populácie na dve nerovnaké časti neprekonateľnými bariérami (Ak je počet jedincov jednej z populácií malý, jej zloženie sa môže líšiť od predchádzajúcej. Zriedkavé alely sa môžu stať bežnými a naopak).

Riešenie problémov podľa Hardyho-Weinbergovho zákona 1. Albinizmus v raži sa dedí ako autozomálne recesívny znak. Pri skúmaní pozemku rastlín bolo nájdených 210 albinizmov. Určte frekvenciu génov albinizmu v raži. Dané: a - albinizmus A - norma Alb 210 norma 8400 Frekvencia q(a) - ? = (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 alebo = 5 % (0,05 x 100 %) q2q2 = q == = = 0,05 alebo 5 %

Riešenie problémov podľa Hardyho-Weinbergovho zákona 2. Na jednom z ostrovov boli zastrelené líšky. Z toho bolo 9991 červených a 9 bielych. Červená farba dominuje nad bielou. Určte percento červených homozygotných, červených heterozygotných líšok a bielych líšok. Dané: A - červená a - biela 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 9 3 q 4 % 03d x 0,97 x 0,03 \u003d 0,0582 \u003d 5,8 % Odpoveď: a - 0,03 %; Aa - 5,8 %; AA – 94 %

Riešenie problémov podľa Hardyho-Weinbergovho zákona 3. Albinizmus sa dedí ako recesívna autozomálna vlastnosť. Ochorenie sa vyskytuje s frekvenciou 1: Vypočítajte percento heterozygotov v populácii. Dané: a – albinizmus A – norma Alb 1 norma Frekvencia 2 рq - ? = (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 p = 1 - 0,0071 = 0,9924 q2q2 = q = = 0,0071 Odpoveď: počet heterozygotov v populácii - 1,4 % = 2 pq = 2 x 0,00724 x 0,9924 = 0,99 = 1,4 %

Riešenie problémov podľa Hardyho-Weinbergovho zákona 4. Alkaptonúria sa dedí ako autozomálne recesívny znak. Ochorenie sa vyskytuje s frekvenciou 1:1000. Vypočítajte počet heterozygotov v populácii. Dané: A - normálna a - alkaptonúria Alc 1 normálna Frekvencia 2 рq - ? = (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 p = 1 - 0,01 = 0,99 q2q2 = q = = 0,01 Odpoveď: počet heterozygotov v populácii - 1,9 % = 2 pq = 2 x 0,01 x 0,99 = 0,0198 = 1,9 %

Riešenie problémov podľa Hardyho-Weinbergovho zákona 5. Vrodená dislokácia bedrového kĺbu sa dedí ako dominantná s priemernou penetráciou 25 %. Ochorenie sa vyskytuje s frekvenciou 6: Určte počet homozygotných jedincov pre recesívny gén. (p + q) 2 \u003d p pq + q 2 \u003d 1 Dané: A - dislokácia a - norma A 6 a Prienik 25% q 2 -? \u003d p pq \u003d Odpoveď: počet homozygotov a - 9976 jedincov \u003d q 2 \u003d \u003d 9976 penetrácia je 25 % alebo ¼, potom bude 4-krát viac nosičov génu, preto р рq =

Riešenie problémov podľa Hardyho-Weinbergovho zákona 6. Dna sa vyskytuje u 2 % ľudí a je spôsobená autozomálne dominantným génom. U žien sa dna neobjavuje, u mužov je penetrácia 20%. Určte genotypovú štruktúru populácie podľa analyzovaného znaku. (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 Dané: A - dna a - norma Prienik - 2%: - nie - 20% Genet. štruktúra obyvateľstva? 2% ochorejú, ale len a medzi nimi je 5x viac nositeľov génu, pretože penetrancia 20 % (100 % : 20 % = 5) (p + q) 2 = p pq + q 2 = 1 10 % nositeľov génu choroby, 10 % + 10 % nositeľov génu, ale neochorejú 20 % nosiči génu dny

Riešenie úloh na Hardy-Weinbergovom zákone 7. Štruktúra populácie podľa krvného systému MN v % medzi: Obyvateľstvo SNŠ Európanov Papuáncov MM - ,1 MN - ,6 NN - Určiť frekvenciu génov L N a L M v r. uvedené populácie.

genofond

Aby ste pochopili, čo je v stávke, musíte poznať definície.

Genofond je súhrn genotypov všetkých jedincov v populácii.

Populácia je skupina jednodruhových organizmov, ktoré zaberajú určitú oblasť územia v rámci rozsahu, voľne sa medzi sebou krížia a čiastočne alebo úplne izolované od ostatných populácií. mutácia genofondu populácie

Mutačný proces je zdrojom dedičnej variability.

Genetická rovnováha v populáciách

Frekvencia výskytu rôznych alel v populácii je určená frekvenciou mutácií, selekčným tlakom a niekedy aj výmenou dedičných informácií s inými populáciami v dôsledku migrácií jedincov. Pri relatívne konštantných podmienkach a vysokej veľkosti populácie vedú všetky tieto procesy k stavu relatívnej rovnováhy. Výsledkom je, že genofond takýchto populácií sa vyrovnáva, nastoľuje sa v ňom genetická rovnováha, respektíve stálosť frekvencií výskytu rôznych alel.

Príčiny genetickej nerovnováhy

Už skôr uvedený príklad s pôsobením insekticídov naznačuje, že pôsobenie prirodzeného výberu vedie k riadeným zmenám v genofonde populácie – k zvýšeniu frekvencií „užitočných“ génov. Prebiehajú mikroevolučné zmeny. Zmeny v genofonde však môžu mať aj neriadený, náhodný charakter. Najčastejšie sú spojené s kolísaním počtu prirodzených populácií alebo s priestorovou izoláciou časti organizmov danej populácie.

Zmeny v genofonde môžu byť riadené a neriadené, náhodné zmeny môžu nastať z rôznych príčin. Jedným z významných dôvodov vedúcich k zmene frekvencií alel a genotypov v populáciách je tok génov, prípadne migrácia jedincov (semená, spóry, peľ). Čím vyššia je intenzita migrácie a čím väčší je rozdiel vo frekvenciách alel, tým väčší je jej vplyv na populačnú rovnováhu a genotypové frekvencie. Populácie sú zriedkavo úplne uzavreté systémy. Zvyčajne medzi nimi dochádza k výmene génov, ktorej veľkosť závisí od priestorovej blízkosti a iných faktorov.

Zastavenie toku génov z populácie do populácie môže byť výsledkom rôznych udalostí a mať rôzne evolučné dôsledky. V takýchto prípadoch existujú leštiace mechanizmy spojené s prudkým obmedzením alebo úplným zastavením kríženia so zástupcami rôznych populácií a druhov.

Príkladom izolačnej bariéry je izolácia, ktorá sa znižuje so zmenami v krajine: vytváranie bariér v podobe riek, pohorí, lesov a pod. V dôsledku toho je sťažené voľné kríženie suchozemských jedincov kvôli vodným prekážkam. jedincov žijúcich vo vode - kvôli pozemným bariéram. Vrchoviny izolujú rovinaté oblasti, kým roviny izolujú horské populácie.

Prudké výkyvy v populáciách, nech už sú spôsobené čímkoľvek, menia frekvenciu alel v genofonde populácií. Pri vytvorení nepriaznivých podmienok a redukcii populácie v dôsledku úhynu jedincov môže dôjsť k strate niektorých génov, najmä vzácnych. Vo všeobecnosti platí, že čím menšia populácia, tým vyššia pravdepodobnosť straty vzácnych génov, tým väčší vplyv na zloženie; genofond náhodné faktory. Pravidelné kolísanie počtu je charakteristické pre takmer všetky organizmy. Tieto výkyvy menia frekvenciu génov v populáciách, ktoré sa navzájom nahrádzajú.

Príkladom je nejaký hmyz; zimu prežije len malá časť z nich. Tento malý zlomok dáva vznik novej letnej populácii, jej genofond je často odlišný od genofondu populácie, ktorá existovala pred rokom.

Náhodná, nesmerová zmena vo frekvenciách alel v malých populáciách N.P. Dubinin a D.D. Romashov sa nazýval geneticko-automatické procesy. Nezávisle od nich Američan S. Wright a Angličan R. Fisher nazvali tento jav genetickým driftom.

Aké sú hlavné ustanovenia učenia Ch.Darwina?

1. Organizmy sú premenlivé. Je nemožné nájsť dvoch úplne identických králikov, vlkov, jašterice alebo iné zvieratá či rastliny patriace k rovnakému druhu.

2. Rozdiely medzi organizmami sú aspoň čiastočne zdedené.

3. Teoreticky sa za priaznivých podmienok môžu akékoľvek organizmy rozmnožiť natoľko, že sú schopné naplniť Zem, ale to sa nestane, keďže veľa jedincov umiera bez toho, aby stihli splodiť potomstvo.

4. Tie organizmy, ktoré majú prospešné vlastnosti, majú väčšiu šancu prežiť ako ostatné. Pozostalí prenášajú tieto vlastnosti na svoje potomstvo. V dôsledku toho sú tieto vlastnosti fixované v sérii nasledujúcich generácií.

Dôkazy pre Darwinovu teóriu

Na akých faktoch založil Darwin dôkazy pre svoju teóriu?

Fakty, na ktorých Darwin založil svoje dôkazy pre svoju teóriu, sú:

1) ostrovné rastliny a živočíchy sa výrazne líšia od blízko príbuzných druhov na kontinente;

2) príbuzné druhy na rôznych ostrovoch sa líšia vzhľadom, veľkosťou tela a životnými návykmi na pozadí rôznych biotopov;

3) našli sa fosílne pozostatky obrovského leňochoda a pásavca, podstatne väčšie ako ich príbuzní, ktorí stále obývajú Strednú a Južnú Ameriku;

4) zachovanie vačkovcov a vajcorodých práve v Austrálii, kde sa ocitli v izolácii a vymreli na iných miestach zemegule;

5) rozdiely medzi rôznymi plemenami rovnakého druhu domestikovaných zvierat, ktoré sú niekedy ešte výraznejšie ako medzi rôznymi druhmi voľne žijúcich zvierat;

6) každý organizmus je schopný produkovať viac potomkov, ako dokáže prežiť, a len obmedzený počet z nich prežije a opustí svoje potomstvo.

Boj o existenciu

Aké fakty nám umožňujú hovoriť o boji o existenciu? Ako sa tento boj prejavuje v prírode?

Živé organizmy majú tendenciu sa množiť exponenciálne a teoreticky každý organizmus dokáže naplniť Zem veľmi rýchlo.

V skutočnosti sa to nikdy nestane, pretože zdroje života sú obmedzené a patria len niekoľkým - tým, ktorí môžu vyhrať boj o život alebo boj o existenciu.

Vnútrodruhový boj o existenciu sa prejavuje u rôznych druhov, predovšetkým v súťaži o zdroje potravy a sexuálneho partnera. Priamej zrážke jedincov bránia spravidla rôzne zariadenia, medzi ktorými treba rozlíšiť značky označujúce jednotlivé územie: spev spevavcov, odchod pachových sekrétov a pod. bitkami. Menej častá je priama interakcia, napríklad kanibalizmus.

Variabilita

Čo je variabilita v organizmoch?

Variabilita je vlastnosť organizmov získavať nové znaky, ktoré ich odlišujú od iných organizmov toho istého druhu. Variabilita ovplyvňuje všetky vlastnosti organizmov: štrukturálne znaky, farbu, fyziológiu, znaky správania atď.

Formy variability

Aké druhy variability poznáte?

Existujú dve hlavné formy variability – nededičná a dedičná (genetická).

Dedičná variabilita populácie

Čo je genetická variácia populácie? Prečo sa v priebehu času mení genofond populácie?

Dedičná variabilita populácie je najdôležitejšou vlastnosťou tohto nadorganizmového systému, ktorá spočíva v tom, že populácia ako celok je schopná získať znaky, ktoré ju odlišujú od iných populácií toho istého druhu.

Genofond je súčet všetkých genotypov prítomných v populácii. Je najdôležitejším ukazovateľom genetického zloženia celej populácie. Genofond populácie sa v priebehu času mení v dôsledku variability genotypov a v dôsledku prirodzeného výberu.

Adaptívne zmeny v genofonde

Aké fakty môžu slúžiť ako dôkaz adaptačného (adaptívneho) charakteru zmien v genofonde?

Jedným z príkladov dokazujúcich adaptívny charakter zmien v genofonde populácie je takzvaný industriálny mechanizmus u brezového molice.

Farba krídel tohto motýľa napodobňuje farbu brezovej kôry, na ktorej tieto tmavé motýle trávia denné hodiny.

V populáciách žijúcich v priemyselných oblastiach postupom času začali dominovať dovtedy mimoriadne vzácne tmavé motýle, kým biele naopak vzácne. V genofondoch týchto populácií sa zmenila frekvencia alel, ktoré určujú zodpovedajúce ochranné sfarbenie.

Evolučné zmeny v genofonde

Aké zmeny v genofonde nám umožňujú vyvodiť záver o evolučných zmenách prebiehajúcich v populácii?