Как решать задания на изменчивость в егэ по биологии?

Изменчивость как базовое свойство живых организмов

Изменчивость является базовым свойством живых организмов и у представителей различных царств она может проявляться совершенно по — разному.

Изменчивость бывает:

наследственной, затрагивающей генетический аппарат организма;
ненаследственной или модификационной, не затрагивающей наследственный материал организм, но лежащей в пределах нормы реакции.

Определение 2

Норма реакции – это свойство генотипа, которое заключается в обеспечении пределов развития особенностей онтогенеза организма в зависимости от смены условий среды обитания.

Примером может служить отсутствие кочанов у капусты в жарких странах или падение продуктивности животных при отсутствии должного ухода за ними. Норма реакции признака также может варьировать. Некоторые признаки (молочность, вес) обладают весьма широкой нормой реакции, а окраска шерсти – узкой. При этом организм передает не сам признак, а способность генотипа взаимодействовать с условиями среды и давать тот или иной генотип. Иначе говоря, организм наследует ту норму реакции, которая была свойственна предковым формам.

Если несколько организмов одного вида расположить в порядке убывания и возрастания, то можно образовать вариационный ряд изменчивости того или иного признака.

Определение 3

Вариационный ряд изменчивости – это иерархия изменения признака или иллюстрация диапазона изменения признака в пределах вида.

Для того, чтобы сформировать полноценное представление о пределах изменения признака необходимо отмечать его варианты в конкретной последовательности.

Определение 4

Варианта – это единичное изменение признака организма.

Частоту встречаемости отдельных вариант признака изучают с помощью построения вариационной кривой или графического выражения изменчивости признака. Данные кривой позволяют определить среднюю величину выражения данного признака путем сравнения всех полученных вариант.

Генетические методики

Основным способом генетики является гибридологическое скрещивание образцов чистых линий, которые отличаются один от другого малым числом признаков. Ставится цель выведения помеси первого и последующего потомства. Числовой анализ особенностей расщепления показывает характеристики наследования и позволяет судить о вероятности рождения особей с требуемыми признаками в разных вариациях скрещивания.

Для изучения генетической изменчивости человека используются другие методики:

Генеалогический способ основывается на составлении дерева и охватывает большое количество сведений обо всех предках. Прослеживается движение генов по поколениям, выявляются источники распространения, изучаются отдельные ветви групп, которые предрасположены к болезням.
Близнецовая форма исследования сравнивает монозиготных близнецов и применяется для установления степени действия паратипических условий, при этом различия в генетике сравниваемых индивидуумов не учитываются.
Цитогенетический метод изучает генетические особенности клеточного ядра и митохондрий в клетках животного или пластида в растительных элементах. С помощью кариотипирования животные и человек тестируются на определенные аномалии с помощью сравнения с нормативными показателями. Учитывается количество хромосом, число их плеч, особенности строения элементов.
Биохимический вариант позволяет изучать конструкцию и работу молекул, применение разных ферментов для резки и соединения элементов, расширяет возможности генной инженерии и биотехнологии. Для расшифровки человеческой молекулы ДНК используется секвенирование, эта методика позволяет клонировать элементы.
Биофизический способ применяется для выявления пространственной конструкции микрочастиц. Полиморфизм исследуется с использованием электрофореза, что ведет к познанию численного состава разных популяций.

Гибридологический способ не подходит человеку по этическим и моральным предубеждениям. Второй причиной невостребованности является небольшое число детей и поздний срок полового созревания.

Формы изменчивости

Модификационная изменчивость позволяет особям приспособиться к меняющимся условиям среды и имеет обратимый характер.

Наследственная изменчивость служит основным материалом для естественного отбора и определения вектора эволюционного процесса. Ч. Дарвин назвал этот тип изменчивости неопределенным.

Наследственная изменчивость также починяется определенной классификации. Так выделяют:

комбинативную изменчивость или формирующиеся в профазе первого деления мейоза новые комбинации генов в результате конъюгации и кроссинговера. Комбинативная изменчивость является результатом полового размножения и способствует адаптации организма к меняющимся (глобально) условиям окружающей среды;
мутационную изменчивость или ненаправленные изменения генотипа, возникающие внутри генов случайным образом. Мутации ведут к появлению у живых организмов качественно новых наследственных признаков и свойств, которых ранее в природе не было.

Выделяют несколько типов мутаций:

геномные мутации (полиплоидия и анеуплоидия) это изменения числа хромосом в геноме. Полиплоидию характеризуют как кратное увеличение числа хромосом. Чаще всего она возникает при нарушении процесса расхождения хромосом к полюсам клетки в мейозе или митозе. Это происходит благодаря действию мутагенных факторов;
хромосомные мутации являются изменениями структуры хромосом.

Также выделяют такие геномные мутации, как анеуплоидия.

Определение 5

Анеуплоидия – это уменьшение или увеличение числа хромосом по отдельным парам. Такой тип мутаций возникает при не расхождении хромосом в мейозе или митозе, встречается у растений и животных с низкой жизнеспособностью.

Хромосомные мутации определяют как изменение структуры хромосом.
Что касается хромосомных мутаций, то можно выделить: дифишенсию, делецию, дупликацию:

Дифишенсия – это потеря концевых участков хромосом.
Делеция – это выпадение участка плеча хромосомы.
Дупликация – это повторение генетического набора в определенном участке хромосомы.

Также к хромосомным мутациям относят инверсию или поворот участка хромосомы на 180 градусов, транслокацию или перенос участка хромосомы к другому концу той же хромосомы или другой негомологичной хромосомы. Инверсии встречаются достаточно часто.

Наконец, существуют генные мутации или изменения нуклеотидной последовательности ДНК. Результатом генных мутаций можно назвать появление новой последовательности аминокислот в полипептидной цепи, а также белка с новыми свойствами. Большая часть генных мутаций не проявляется, так как они рецессивны.

Некоторые исследователи также выделяют цитоплазматические мутации.

Цитоплазматические мутации являются группой мутаций, характерных для цитоплазматических органоидов. Эти мутации передаются по материнской линии. Такой тип наследования можно объяснить тем, что в зиготу при оплодотворении переходит цитоплазма материнской клетки (яйцеклетки).

Пример 1

Пример: пестролистность растений связана с мутациями в хлоропластах. Цитоплазматические мутации также имеют ненаправленный характер.

Таким образом, мутации, которые затрагивают половые клетки называются генеративными, они проявляются уже в следующем поколении. Мутации соматических клеток проявляются в измененных клетках некоторых органов. У животных соматические мутации не передаются по наследству, поскольку из этих клеток не может возникнуть новый организм. Растения обладают таким типом размножения, как вегетативный, поэтому их соматические мутации могут сохраняться в ряду поколений. Любые типы мутаций возникают под действием мутагенов: ультрафиолетового излучения, рентгеновских лучей, токсинов, гормонов и других химических веществ.

Изучением законов наследственности и изменчивости занимается такая наука, как генетика. За последние годы она достигла высокой степени развития и с использование ее данных успешно решаются многие медицинские, а также междисциплинарные научные проблемы.

Общее понятие

В результате перемен у представителей появляются индивидуальные различия, возникают генетические множества видов. В условиях естественного отбора организмы получают новые свойства и образуют свежие виды или подвиды. Благодаря процессу наблюдается разнородность популяции, а у индивидуумов класса появляются шансы на приспособление к иным условиям окружающего пространства.

В биологии наследственность и изменчивость тесно переплетаются и образуются такие виды:

ненаследственная форма по-другому называется фенотипическая или модификационная;
наследственная — генотипическая или мутационная.

https://youtube.com/watch?v=oBqEvyY1B7o

Ненаследственная форма

Модификационная изменчивость проявляется в виде реакции обособленного типа генома на внешние перемены среды, в которой развиваются организмы, различные по формам проявления. Генотип проявляется в разных фенотипах. Эти генетические определения предложил биолог из Дании, профессор Людвиг Вильгельм Иогансен в начале XX века.

Различаются понятия:

Генотип — комплекс всех генов в организме, в ядре которого лежит определенная мутация на основании наследственности. Слово обозначает образ, рождение, отпечаток в переводе с греческого языка.
Фенотип — сочетание свойств и индивидуальных особенностей, которое обусловливается признаками совокупности генов отдельного организма. Значение слова — образ, явление, отпечаток.

Фенотипы различаются между собой по результатам действия модификации. Взаимное действие между генотипом и окружающими условиями может привести к проявлению в конкретных типах фенотипов. Например, у капусты не формируется кочан в условиях стойкого жаркого климата, а коровы или лошади в непривычной горной среде постепенно уменьшаются в росте. Беспородный крупный скот при усиленном уходе и хорошем содержании повышает надой и увеличивает прирост мяса.

При модификационном подходе по сравнению с наследственным не происходит преобразование генотипа, т. к. основные формы изменчивости зависят от реакции на внешние условия. При наступлении оптимальных условий со всей силой проявляются возможности одного генотипического вида, при этом все групповые особи одинаково реагируют на изменения. Модификационная изменчивость колеблется в известных пределах, и степень таких перемен называется реакцией в норме. Внешние преобразования не могут, например, затронуть масть животного или качество плодов растения.

Основными признаками модификации можно назвать характеристики:

не наследуется;
проявляется очевидность групповых изменений;
существует взаимосвязь фенотипических перемен и влияния среды;
границы реакции определяются генотипом.

Потомственная изменчивость

Это понятие обозначает, что причины изменчивости связываются с перестройкой гена, которая сохраняется при наследовании. Например, растут короткие ноги у определенных видов скота, отсутствует окраска покрова (альбинизм), развиваются лишние пальцы на стопе или кисти.

Генотипическая изменчивость возникает в результате сдвигов в результате причин:

обмен участками хромосом по причине кроссинговера или полового размножения и других генных перестроек;
под влиянием мутаций.

Генотипическая переменчивость делится на комбинативный и мутационный вид, способствует эволюции и увеличивает природное внутривидовое разнообразие. Мутации обусловлены неожиданными изменениями в строении генотипа, реконструкции отличаются скачкообразным течением и стойким характером перемен. Организмы, которые подвергаются реверсии, называются мутантами.

На примерах изменчивости в биологии и зоологии по принципу наследственности строится понятие современной генетики, оно включает принципы:

дискретные перемены и мутации передаются по наследству;
природные реверсии происходят спонтанно;
встречаются редко и включают различные формы.

Методы изучения

Анализ природы И. и передачи измененных признаков из поколения в поколение служит главным средством изучения механизма наследственности (см.). Внешне неразличимые фенотипы в одинаковых условиях среды в одних случаях могут быть результатом изменения генотипа, а в других— результатом ненаследственных модификаций. Без генетического анализа (см.) нельзя определить, какая доля фенотипической И. обусловлена ненаследственными модификациями и какая генетическими факторами. Если популяция состоит из особей с идентичными генотипами, то искусственный отбор (см.) в такой популяции будет бесперспективен, т. к. вся наблюдаемая фенотипическая И. обусловлена влиянием среды. Некоторые ламаркисты ошибочно полагали, что негенетические модификации, так наз. благоприобретенные признаки, могут превращаться в наследственные изменения. Такая точка зрения не была подтверждена и представляет сейчас лишь исторический интерес. Данные 60— 70-х гг. 20 в. показывают, что превращение модификаций в наследственные изменения совершенно невозможно. По мере развития генетики (см.) стало ясно, что противопоставление мутаций (крупных качественных изменений признаков) флюктуациям (мелким количественным вариациям) совершенно ошибочно. Мутации могут затрагивать любые признаки организма, на любой стадии его развития, и притом самого различного таксономического значения. Анализ причин и развитие точных количественных вариационно-статистических способов оценки И. показали, что мутации могут лежать в основе ничтожных количественных отклонений, внешне ничем не отличимых от ненаследственных модификаций. Для выявления относительной роли среды и генотипа в формировании того или иного признака используют два основных взаимодополняющих метода: один из них заключается в исследовании генотипически различных особей в как можно более одинаковой окружающей среде, а другой — в изучении генетически идентичных особей в разных условиях среды. Оба метода легко применить к таким организмам, как бактерии и дрожжи, которые в результате многократно повторяющихся делений образуют генетически идентичные клоны. У многих высших растений клоны можно получить путем бесполого размножения (клубнями, луковицами, черенками и т. п.). Напр., все растения одного сорта картофеля генетически идентичны, и поэтому различия между ними обусловлены внешними факторами. Если же два разных сорта картофеля выращивать в одинаковых условиях, то различия между растениями будут связаны с различиями в их генотипах. У животных клоны генетически идентичных особей можно получить в результате тесного и продолжительного инбридинга (см.). Для выявления роли наследственности и среды в формировании различных признаков у человека с успехом используют близнецовый метод (см.). Исследования на монозиготных близнецах, имеющих идентичную наследственность и воспитывающихся порознь, дают ценные сведения о влиянии среды на развитие наследственных признаков. При анализе прерывистой (качественной) И., обусловленной аллелями одного генного локуса, определить характер наследования и вклад в общую И. наследственных и средовых факторов обычно не представляет большого труда. В случае непрерывной (количественной) И. исследователь сталкивается со значительными трудностями. При изучении какого-либо количественного признака проводят анализ возможно большего числа различающихся между собой особей и полученные данные группируют в ряд размерных классов. Представив эти величины в виде графика распределения частот, можно исследовать характер И. Обычно бывает трудно разделить генетические и средовые компоненты изменчивости и исследовать отдельно ту ее часть, к-рая обусловлена генетически. Для изучения этих компонентов разработаны различные математико-статистические методы (см. Биометрия).

Что такое изменчивость?

Изменчивость — свойство живых организмов: потомки приобретают признаки, отличающие их от предков. Этот термин достаточно общий, поэтому поделим его на типы и охарактеризуем каждый из них. Это позволит лучше разобраться, какой может быть изменчивость в ЕГЭ по биологии

Обратите на эту тему внимание: профессии, связанные с генетикой, явно будут востребованы в ближайшие годы!

Не знаете, какой вуз выбрать? Что это такое? Все просто: вы расскажете о себе и о своих интересах

А специалист посоветует, на какие специальности обратить внимание, в какой вуз поступать, какие ЕГЭ сдавать. Так вы сэкономите время на подготовку и сможете выбрать образование, которое точно окажется для вас интересным и полезным!

Ненаследственная изменчивость

Признаки не передаются потомкам по наследству. Подумайте: если хорошо кормить домашнюю кошку, родятся ли ее котята самыми упитанными? Конечно, нет.

У этой разновидности изменчивости есть еще несколько синонимичных названий. Например, фенотипическая, так как изменения затрагивают только фенотип (внешнее проявление признака). Еще одно название — групповая, она проявляется сходно у всех особей группы, допустим, целая группа людей поехала в отпуск к морю, и все члены этой группы долгое время провели под солнечными лучами. У каждого из них кожа изменит цвет: кто-то обгорит, кто-то сразу загорит, но изменит у всех. Так же эту изменчивость называют модификационной, а все изменения, не затрагивающие генотип — модификациями.

Еще одно название предложил Чарльз Дарвин, который не знал почти ничего о наследовании генов. Он ввел термин «определенная изменчивость». Такие изменения можно предугадать. Безусловно, если мы будем лежать на диване дни напролет, то процент жировой ткани в организме увеличится, а если каждый день будем выходить на пробежку, увеличится процент мышечной ткани.

Наследственная изменчивость

Второй тип изменчивости является абсолютной противоположностью модификационной. Она называется наследственной, так как передается от предков потомкам. По аналогии с первым типом, ее еще называют генотипической: она затрагивает генотип. Такая изменчивость проявляется у каждого организма по-своему, индивидуально, поэтому есть термин «индивидуальная изменчивость». Например, в одной семье, у одних родителей могут родиться два сына: один дальтоник, а второй с нормальным цветовым зрением. Ну и разве мог Дарвин остаться в стороне? Для этой изменчивости он предложил название — неопределенная, ведь нельзя однозначно предсказать у какого организма какие изменения проявятся.

Но на этом разновидности изменчивости не заканчиваются. Наследственную изменчивость можно разделить еще на два типа.

1. Комбинативная изменчивость

Представьте себе калейдоскоп, внутри которого несколько цветных стеклышек. Когда вы смотрите в него, то каждый раз видите разные узоры, но новые стеклышки внутрь не досыпаются. Вот и такая изменчивость возникает при сочетании уже имеющихся генов. В случае, если у темноволосых родителей рождается светловолосый ребенок, перед нами пример комбинативной изменчивости.

Перечислим основные причины, в результате которых происходят комбинации. Первая причина — это кроссинговер (обмен участками гомологичных хромосом), происходящий в профазе первого деления мейоза. А вторая — это случайный подбор родительских пар. Нельзя точно предсказать какой из самцов павлина победит в половом отборе, чей хвост в этом году будет самым красивым. Третья причина — это случайная встреча гамет, никто не знает, какой именно сперматозоид оплодотворит каждую из яйцеклеток и оплодотворит ли вообще. Четвертая причина – это расхождение хромосом в мейозе.

Мутационная изменчивость

Второй тип наследственной изменчивость – это мутационная изменчивость. Она бывает вызвана воздействием на организм мутагенов, а в основе ее лежит изменение структуры ДНК или хромосом.

Мутационная изменчивость тоже делится на
несколько типов. Она бывает генной, хромосомной и геномной. Генные мутации связаны с изменением
нуклеотидов в гене (выпадение, удвоение, замена и т.д.). Хромосомные мутации связаны с изменением в структуре в хромосом
(утрата плеча, выпадение участка, поворот участка на 180 градусов, удвоение
участков и т.д. ). Геномные мутации
связаны с изменением числа хромосом.

Только что мы повторили всю теорию, затрагивающую изменчивость в ЕГЭ по обществознанию! Теперь я предлагаю перейти к практике и разобрать задания, аналогичные тем, которые могут встретиться на ЕГЭ.

Генотипическая изменчивость

Генотипическая изменчивость — изменение фенотипа вследствие изменения генотипа (т.е. наследственные изменения признаков организма, определяемые генотипом и сохраняемые в ряду поколений).

Свойства генотипической изменчивости. Изменения:

■ возникают случайно и внезапно (скачкообразно);
■ носят индивидуальный характер (наблюдаются у отдельных особей);
■ передаются по наследству;
■ неадекватны условиям среды (могут быть нейтральными, вредными или полезными);
■ могут привести к образованию новых популяций или гибели отдельных особей.

Виды генотипической изменчивости:

■ комбинативная;
■ мутационная.

Комбинативная изменчивость — изменчивость, обусловленная получением потомками новых комбинаций (сочетаний) родительских генов.

❖ Причины комбинативной изменчивости:
■ перекомбинация генов при кроссинговере;
■ независимое расхождение хромосом и хроматид в мейозе при созревании половых клеток;
■ случайное сочетание генов материнской и отцовской гамет при оплодотворении.

Мутационная изменчивость — изменчивость, вызванная мутациями, т.е. внезапными изменениями генетического материала организма, передающимися по наследству.

■ Подробней о мутациях, их причинах и свойствах см. ниже.

❖ Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости (закон Н.И. Вавилова): виды и роды, близкие генетически, связанные единством происхождения, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.

■ Зная формы изменчивости одного вида, можно предположить существование (или предвидеть появление) сходных форм у родственных видов и родов.

■ Закон позволяет моделировать наследственные болезни человека в экспериментах на животных.

Виды изменчивости, какие бывают формы

Изменчивость бывает наследственной (генотипической) и ненаследственной (фенотипической).

Ненаследственная (фенотипическая) изменчивость в биологии. Свойство фенотипа приспосабливаться к окружающей среде в границах своего генотипа. С помощью этого качества особи подстраиваются к переменам климата и другим условиям. Пример ненаследственной изменчивости — перемена формы листьев у стрелолиста. Одно растение может содержать три вида листьев, в зависимости от того, где он расположен: под водой, на поверхности, на воздухе. Это качество объясняется степенью освещенности. Для фенотипической изменчивости характерен групповой характер перемен, постоянства не наблюдается — потомство не наследует новое качество, преобразования коррелируются с переменами в окружающей среде.
Наследственная (генотипическая) изменчивость в биологии. Процесс, в ходе которого меняется генотип особи. Дарвин считал такую изменчивость двигателем эволюции. В свою очередь она делится на мутационную и комбинативную. Мутационная изменчивость обусловлена возникновением мутаций. Комбинативная — перекомбинированием генов в итоге мейоза и оплодотворения. Примером может служить появление у родителей с II и III группой крови детей с I или IV группой крови (у потомства появились признаки, отличающиеся от родительских).

Классификация мутаций

Чтобы понять значение мутаций, рассмотрим их виды:

хромосомные — перемены в структуре хромосом: утрата концевого участка, дублирование набора генов, поворот определенного фрагмента, перемещение части хромосомы в другое место. Основными причинами таких мутаций чаще всего выступает радиация и химическое загрязнение окружающей среды. Примером хромосомных мутаций являются наследственные болезни, такие как синдром «кошачьего крика» (дефект пятой хромосомы, проявляется в общем отставании в развитии, характерным резким криком, лунообразным лицом) и болезнь Вольфа Хиршхорна (делеция короткого плеча четвертой хромосомы, проявляется в форме отставания в развитии, судорогах, сердечных проблемах);
генные — изменения нуклеотидной последовательности молекулы ДНК (гена). В итоге появляются молекулы белка с новыми свойствами. Большая часть таких мутаций не проявляется внешне, являясь рецессивным признаком. В качестве примера генной мутации можно привести прогерию, проявляющуюся в преждевременном старении организма;
цитоплазматические — возникают при переменах в структуре цитоплазмы клетки, которая содержит ДНК-молекулы. Представлены митохондриями и пластидами. Переходят по материнской линии, т. к. зигота забирает всю цитоплазму из яйцеклетки. Например, мутации в хлоропластах приводят к пестролистности растений;
геномные — изменение количества хромосом. Более распространена у растений, чем у животных. Полиплодия — кратный рост количества хромосом в ядре в ходе нарушения их расхождения к полюсам клетки в процессе деления. Это свойство эффективно применяется в сельском хозяйстве. Растениеводство насчитывает более 500 полиплоидных гибридов (сахарная свекла, мята, гречка и т. д.). Анеуплоидия — изменение числа хромосом в сторону уменьшения или увеличения по отдельным парам. Такая мутация свойственна особям с низкой жизнеспособностью. Ярким примером такой мутации служит болезнь — синдром Дауна.

Особенности наследственности и изменчивости человека

Наследственность и изменчивость человека подчиняется тем же биологическим законам, что и наследственность и изменчивость других живых организмов.

❖ Трудности изучения наследственности и изменчивости человека:
■ невозможность экспериментирования (в том числе направленных скрещиваний для последующего генетического анализа, получения индуцированных мутаций и т.д.);
■ невозможность создания одинаковых и строго контролируемых условий жизни для изучаемых групп людей;
■ малое количество потомков;
■ позднее половое созревание и медленная смена поколений;
■ сложный кариотип (2n = 46) с большим числом групп сцепления;
■ небольшая точность регистрации наследственных признаков.

Основные методы изучения наследственности и изменчивости человека.
■ генеалогический;
■ близнецовый;
■ цитогенетический;
■ рекомбинантной ДНК;
■ биохимические;
■ дерматоглифический (изучение рельефа кожи на пальцах, ладонях и подошвах стоп; применяется для определения зигот-ности близнецов, в диагностике некоторых наследственных заболеваний, в судебной медицине, криминалистике).

Медицинская генетика — раздел генетики человека, изучающий наследственные болезни.

Некоторые наследственные болезни человека

Задачи медико-генетических консультаций:
■ широкое использование методов дородовой диагностики наследственных болезней;
■ консультирование и диспансерное наблюдение семей с наследственной патологией;
■ определение вероятности рождения больного ребенка;
■ объяснение родителям способов предупреждения рождения детей с наследственной патологией.

Метки: Изменчивость