Биология Проект (2). Модификационная изменчивость

Название	Модификационная изменчивость
Дата	11.04.2022
Размер	6.95 Mb.
Формат файла
Имя файла	Биология Проект (2).pptx
Тип	Анализ #462291

Групповая проектная работа на тему «Модификационная изменчивость"

Выполнили студенты группы 103213-С61
Авдеенко Андрей
Елин Денис
Майоров Юрий
Хадиев Булат
Хафизова Лиана

Содержание

⦁ Введение

⦁ Цели и задачи

⦁ Основная часть

⦁ Понятие модификационной изменчивости

Условная классификация ⦁ модификационной⦁ изменчивости

Механизм ⦁ модификационной⦁ изменчивости

Окружающая среда как причина модификаций

Норма реакции

Характеристика ⦁ модификационной⦁ изменчивости

Анализ и закономерности ⦁ модификационной⦁ изменчивости

Вариационный ряд

Вариационная кривая

⦁ Степень выраженности признаков в существенной мере зависит от среды, в которой живет организм

⦁ Длительная модификационная изменчивость

⦁ Регуляция триггера модификациями

⦁ Цитоплазматическое наследования

⦁ Модификационная изменчивость и теории эволюции

⦁ Заключение

⦁ Источники

Введение

Одно из важнейших свойств живых организмов — способность изменять признаки в зависимости от условий окружающей среды. Изменчивость — это возникновение индивидуальных различий между особями одного вида.
Благодаря изменчивости популяции становятся генетически разнородными, и у вида появляется больше шансов приспособиться к изменению внешних условий.
Фенотипическая (ненаследственная) изменчивость возникает под действием факторов внешней среды и не затрагивает генотип.
Выделяют следующие виды фенотипической изменчивости: модификации, морфозы и фенокопии.
Модификации — это ненаследственные изменения генотипа, которые возникают под действием фактора среды, носят адаптивный характер и чаще всего обратимы.
Морфозы — это ненаследственные изменения фенотипа, которые возникают под действием экстремальных факторов среды, не носят адаптивный характер и необратимы (ожоги, шрамы).
Фенокопии — это ненаследственное изменение генотипа, которое напоминает мутацию (увеличение щитовидной железы при недостатке йода). Обратимо.

Цель

Целью данного проекта является:
⦁ изучение понятия модификационной изменчивости ;
⦁ использование навыка работы с информацией, находить источники из которых её можно почерпнуть;
⦁ формирование навыка совместной работы и делового общения в группе.

Основная часть

1 Модификационная (фенотипическая) изменчивость — изменения в организме, связанные с изменением ⦁ фенотипа вследствие влияния окружающей среды и носящие, в большинстве случаев, ⦁ адаптивный характер. Генотип при этом не изменяется. В целом современное понятие «адаптивные модификации» соответствует понятию «определенной изменчивости», которое ввел в науку ⦁ Чарльз⦁ ⦁ Дарвин.
(Модификацио́нная изме́нчивость — способность организмов с одинаковым генотипом развиваться по-разному в разных условиях окружающей среды. При этом изменяется фенотип, но не изменяется генотип.)
Примером модификационной изменчивости является образование разных типов листьев у водных и околоводных растений. Например, у стрелолиста под водой образуются длинные лентовидные листья (см. Примечание1). Когда растение достигает поверхности воды (в результате роста или обмеления водоёма) начинают образовываться плавающие листья, имеющие длинный черешок и расположенную на поверхности воды овальную пластинку. При дальнейшем росте или высыхании водоёма образуются воздушные листья, пластинки которых имеют форму наконечника стрелы. На этом этапе происходит цветение растения.

2 Условная классификация модификационной изменчивости

По изменяющимся признакам организма:
1) морфологические изменения
2) физиологические и биохимические адаптации — гомеостаз (повышение уровня эритроцитов в горах и т. д.)
По размаху нормы реакции:
1) узкая (более характерна для качественных признаков)
2) широкая (более характерна для количественных признаков)
По значению:
1) модификации (полезные для организма — проявляются как приспособительная реакция на условия окружающей среды)
2) морфозы (ненаследственные изменения фенотипа под влиянием экстремальных факторов окружающей среды или модификации, возникающие как выражение вновь возникших мутаций, не имеющие приспособительного характера)
3) фенокопии (различные ненаследственные изменения, копирующие проявление различных мутаций)— разновидность морфозов
По длительности:
1) есть лишь у особи или группы особей, которые подверглись влиянию окружающей среды (не наследуются)
2) длительные модификации — сохраняются на два-три поколения.

3. Механизм модификационной изменчивости

Окружающая среда как причина модификациана
В результате под действием факторов окружающей среды на организм меняется интенсивность ферментативных реакций, что обуславливается изменением интенсивности их биосинтеза. Некоторые ферменты, например, МАР-киназа, обусловливают регуляцию транскипции генов, которая зависит от факторов окружающей среды. Таким образом, факторы окружающей среды способны регулировать активность генов и выработку ими специфического белка, функции которого наиболее соответствуют среде.
В качестве примера приспособительных модификаций, рассмотрим механизм образования пигмента меланина. По его выработки соответствуют четыре гена, которые находятся в разных хромосомах. Наибольшее количество аллелей этих генов — 8 — имеющаяся у людей с темным окрасом покровов тела. Если на покровы интенсивно действует фактор среды, ультрафиолетовое излучение, то при проникновении его в нижних слоев эпидермиса клетки последнего разрушаются. Происходит высвобождение эндотелина-1 и эйкозаноидов (продуктов распада жирных кислот), что обусловливает активацию и усиленный биосинтез фермента тирозиназы. Тирозиназы, в свою очередь, катализирует окисление аминокислоты тирозина. Дальнейшее формирование меланина происходит без участия тирозиназы, но усиление биосинтеза тирозиназы и ее активация обусловливает образование загара, соответствует факторам среды.
Другой пример — сезонная смена окраски меха у животных (линька). Линьки и последующее изменение окраски обусловлены действием температурных показателей на гипофиз, который стимулирует выработку тиреотропного гормона. Это приводит воздействие на щитовидную железу, под действием гормонов которой наступает линька.
Норма реакции
Норма реакции - характерный спектр реакции фенотипа на дозу фактора среды (температуру, влажность, освещенность, обилие корма и пр.). Кривая, описывающая зависимость признака от фактора среды, может быть плавной (с уклоном вверх или вниз), а может быть бимодальной - в этом случае наблюдается явление полифенизма: фенотип представлен двумя или более хорошо различимыми вариантами, не связанных между собой промежуточными вариантами.
Предел проявления модификационной изменчивости организма при неизменном генотипе — норма реакции. Норма реакции обусловлена генотипом и различается у разных особей данного вида. Фактически норма реакции — спектр возможных уровней экспрессии генов, из которого выбирается уровень экспрессии, наиболее подходящий для данных условий окружающей среды. Усиленное кормление приведёт к увеличению массы животного, однако она будет находиться в пределах нормы реакции, характерной для данного вида или породы. Норма реакции генетически детерминирована и наследуется. Для разных признаков пределы нормы реакции сильно различаются. Например, широкие пределы нормы реакции имеют величина удоя, продуктивность злаков и многие другие количественные признаки, узкие пределы — интенсивность окраски большинства животных, температура тела у теплокровных, число позвонков и пальцев у позвоночных.
Качественные признаки (наличие или отсутствие определенных органов и частей тела, паттерны рисунка на шкуре — пятна, полоски и пр., стадии жизненного цикла) проявляют фенотипическую пластичность гораздо реже, чем количественные. Но такие примеры все же встречаются. К примеру, у тлей в зависимости от количества питания и плотности населения, могут формироваться бескрылые или крылатые особи, также они могут переключаться между бесполым и половым размножением, откладывать яйца или переходить к живорождению. Следует отметить, что граница между количественными и качественными признаками иногда весьма условна.

4. Характеристика модификационной изменчивости

⦁ Не передаются по наследству (затрагивают только фенотип), так как являются специфической реакцией организма на влияние окружающей среды.

⦁ Носят групповой характер, т. е. наблюдаются у большого числа особей вида в одинаковых условиях.

⦁ Адекватны условиям среды и носят приспособительный характер, т. е. повышают жизнестойкость и способствуют выживанию особей.

⦁ Поддаются статистической обработке, позволяют отобразить изменение признака в виде вариационного ряда и вариационной кривой.

⦁ Пределы изменчивости зависят от генотипа.

5. Анализ и закономерности модификационной изменчивости

Вариационный ряд
*Вариационный ряд – это последовательность численных показателей проявлений определенного признака (варианта), расположенных в порядке их возрастания или убывания.
Длинна вариационного ряда дает представление о размахе амплитуды модификационной изменчивости. Она обусловлена генотипом и зависит от условий среды. Чем стабильнее условия среды, тем короче ряд. Если проследить количество разных вариантов в данном ряду, то можно заметить, что самое большее их количество находится в средней части. (см. Примечание 2)
Вариационная кривая
Графическое отображение проявления модификационной изменчивости — вариационная кривая — отражает как диапазон вариации свойств, так и частоту наблюдения отдельных вариаций.
После построения кривой видно, что наиболее часто встречаются средние варианты проявления свойства (закон Кетле) (см. примечание 3). Причиной этого является действие факторов окружающей среды на ход онтогенеза. Некоторые факторы подавляют экспрессию генов, другие усиливают. Почти всегда эти факторы, равно действуя на онтогенез, нейтрализуют друг друга, т.е. крайние проявления признака минимизируются по частоте встречаемости. Это и является причиной большей встречаемости особей со средним проявлением признака. Например, средний рост мужчины — 175 см — встречается чаще всего.
При построении вариационной кривой можно рассчитать величину среднеквадратичного отклонения и, на основе этого, построить график среднеквадратичного отклонения от медианы — проявления признака, который встречается наиболее часто.

Степень выраженности признаков в существенной мере зависит от среды, в которой живет организм:

1. Высокий рост обуславливается генотипом, то есть носит наследственный характер. В зависимости от условий питания, социально-бытовой среды и витаминизации люди, получившие по наследству гены высокого роста, могут быть высокими (при оптимальных благоприятных условиях), средним (при средних условиях) и низкими (при плохих условиях).
2. Человек под действием ультрафиолетовых лучей преобладает защитное свойство – загар (усиление пигментации кожи). Степень загара у разных людей различна. Это зависит и от наследственности, и от интенсивности и длительности действия фактора. С прекращением действия ультрафиолетовых лучей загар постепенно исчезает. И еще, веснушек больше у тех, кто много бывает на улице в солнечную погоду.
3. В зависимости от ухода урожайность культурных растений бывает разная. При соблюдении всей технологии выращивания растений урожайность их всегда выше по сравнению с урожайностью растений, возделываемых в плохих условиях. Степень проявления декоративных качеств у декоративно-лекарственных и декоративно-цветковых культур напрямую зависит от агротехники выращивания.
ВЫВОДЫ:
· Большую роль в формировании признаков организмов играет среда обитания.
· Каждый организм развивается и обитает в определенной среде испытывая на себе действие ее факторов, способных изменять морфологические и физиологические свойства организмов, то есть их фенотип.
· Изменчивость носит ненаследственный характер, так как изменения, возникшие у родителей, потомкам не передаются.
· На действие определенного фактора внешней среды вид реагирует специфическим образом, и реакция оказывается сходной у всех особей одного вида.
- Изменчивость организмов, возникающая под влиянием факторов внешней среды и не затрагивает генотипа, называется модификационной.

.

⦁ Длительная модификационная изменчивость
Большинство модификаций НЕ наследуются и является лишь реакцией генотипа на условия окружающей среды. Конечно, потомки особи, которая подверглась воздействию определенных факторов, сформировавших более широкую норму реакции, также могут иметь такие же широкие изменения, однако они будут проявляться только при воздействии определенных факторов, что, воздействуя на гены, обуславливающие интенсивные ферментативные реакции. Однако в некоторых простейших, бактерий и даже эукариот является так называемая длительная модификационная изменчивость, обусловленная цитоплазматической наследственностью. Для выяснения механизма длительной модификационной изменчивости рассмотрим сначала регуляцию триггера факторами окружающей среды.
⦁ Регуляция триггера модификациями
В качестве примера длительной модификационной изменчивости рассмотрим оперон бактерий. Оперон — это способ организации генетического материала, при котором гены, кодирующие совместно или последовательно работающие белки, объединяются под одним промотором. В оперона бактерий содержатся, кроме генных структур, два участка — промотор и оператор. Оператор находится между промотором (участок, с которой начинается транскрипция) и структурными генами. Если оператор связан с определенными белками-репрессор, то вместе они не дают двигаться РНК-полимеразы по цепи ДНК, начинается с промотора. Если оперонов два и если они взаимосвязаны (структурный ген первого оперона кодирует белок-репрессор для второго оперона и наоборот), то они образуют систему, которая называется триггер. При активном состоянии первой составляющей триггера другая составляющая пассивна. Но, при воздействии определенных факторов окружающей среды, может произойти переключение триггера на второй оперон вследствие прерывания кодирования белка-репрессора для него.

Цитоплазматическая наследственность — это наследственность, которая состоит в попадании в цитоплазму вещества-индуктора, которое запускает экспрессию генов (активирует оперон) или в ауторепродукуванни частей цитоплазмы.
Например, при почковании бактерии происходит наследования бактериофага, который находится в цитоплазме и играет роль плазмиды. При благоприятных условиях уже происходит репликация ДНК и генетический аппарат клетки замещается генетическим аппаратом вируса. Похожим примером изменчивости в кишкивнои палочки является работа лактазного оперона E. Coli — при отсутствии глюкозы и наличия лактозы эти бактерии вырабатывают фермент для расщепления лактозы вследствие переключения лактазного оперона. Это переключение оперона может наследоваться при почковании путем попадания лактозы к дочерней бактерии в процессе ее формирования, и дочерние бактерии также производят фермент (лактазу) для расщепления лактозы даже при отсутствии этого дисахарида в окружающей среде.
Также цитоплазматическую наследственность, связанную с длительной модификационной изменчивостью, можно встретить у таких представителей эукариот, как колорадский картофельный жук и наездники Habrobracon. При воздействии интенсивных термических показателей в куколки колорадского жука окраски жуков менялось. При обязательном условии того, что действия интенсивных термических показателей испытывала и самка жука, у потомков таких жуков настоящее проявление признака держался в течение нескольких поколений, а затем предыдущая норма признаки возвращалась. Данная продолжалась модификационная изменчивость также является примером цитоплазматической наследственности. Причиной наследования является ауторепродукування тех частей цитоплазмы, которые претерпевали изменения. Рассмотрим механизм ауторепродукування как причину цитоплазматической наследственности детально. В цитоплазме ауторепродукуватись могут такие органеллы, которые имеют собственные ДНК и РНК, и другие плазмогены. Органелл, которые способны ауторепродукуватись, являются митохондрии и пластиды, которые способны к самоудвоения и биосинтеза белка путем репликации и этапов транскрипции, процессинга и трансляции. Таким образом обеспечивается непрерывность ауторепродукування этих органелл. Плазмогены также способны ауторепродукуватись. Если под действием окружающей среды плазмогены претерпел изменения, которые обусловили активность этого гена, например, при диссоциации белка-репрессора или ассоциации кодирующие белка, то он начинает продуцировать белок, который формирует определенную признак. Поскольку плазмогены способны транспортироваться через мембрану женских яйцеклеток и, таким образом наследоваться при, то специфический их состояние также наследуется. При этом, сохраняются также модификации, вызвал ген активацией собственной экспрессии. Если фактор, который вызвал активацию экспрессии гена и биосинтеза белка ним сохраняется за онтогенеза потомству особи, то признак будет передаваться следующем потомству.
Таким образом, длительная модификация сохраняется до тех пор, пока существует фактор, обуславливающий эту модификацию. При исчезновении фактора модификация медленно угасает на протяжении нескольких поколений. Именно этим длительные модификации отличаются от обычных модификаций.

Естественный отбор и его влияние на модификационную изменчивость
Естественный отбор — это выживание наиболее приспособленных особей и появление потомства с закрепленными удачными изменениями. Четыре типа естественного отбора:
Стабилизирующий отбор. Эта форма отбора приводит: а) обезвреживания мутаций путем отбора, нейтрализует их противоположно направленное действие, б) совершенствование генотипа и процесса индивидуального развития при постоянном фенотипе и в) образование резерва обезвреженных мутаций. Как результат этого отбора организмы со средней нормой реакции доминируют в малозминних условиях существования.
Движущий отбор. Эта форма отбора приводит: а) раскрытие мобилизационных резервов, состоящие из обезвреженных мутаций, б) осуществление отбора обезвреженных мутаций и их соединений и в) формирование новых фенотипа и генотипа. Как результат этого отбора доминируют организмы с новой средней нормой реакции, больше соответствует меняющимся условиям окружающей среды, в которых они живут.
Дизруптивный отбор. Эта форма отбора приводит те же процессы, что и при движущего отбора, но она направлена не на формирование новой средней нормы реакции, а на выживание организмов с крайними нормами реакции.
Половой отбор. Эта форма отбора приводит облегчения встречи между полами, ограничивая участие в репродукции вида особей с менее развитыми половыми признаками.
В общем, большинство ученых считает субстрат естественного отбора, вместе с другими постоянными факторами (дрейф генов, борьба за существование), наследственную изменчивость. Эти взгляды реализовались в консервативном дарвинизме и в неодарвинизм (синтетическая теория эволюции). Однако в последнее время часть ученых начала придерживаться другой точки зрения, согласно которым субстратом до естественного отбора является морфоз — отдельный тип модификационной изменчивости. Этот взгляд сформировался в эпигенетические теорию эволюции.

Причины

Основная причина модификационной изменчивости – непостоянные условия окружающей среды. На изменение внешних и внутренних признаков могут влиять:
⦁ температура;
⦁ давление;
⦁ содержание кислорода в атмосфере;
⦁ питание;
⦁ ультрафиолет;
⦁ химический состав почвы, воды, воздуха;
⦁ степень освещённости;
⦁ влажность;
⦁ ветреность;
⦁ структура почвы.

⦁ Заключение

⦁ Источники

www.studme.org
https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki
https://megaobuchalka.ru/7/6933.html
https://blgy.ru/variability/
https://www.yaklass.ru/p/biologia/obschie-biologicheskie-zakonomernosti/osnovy-evoliutcionnogo-ucheniia-246743/tipy-i-prichiny-izmenchivosti-organizmov-249359/re-e15efc7c-c7f2-4b99-b140-0be31792f431
https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=433162
https://spravochnick.ru/biologiya/genetika_kak_nauka/zakonomernosti_izmenchivosti/
https://infourok.ru/konspekt-zanyatiya-po-biologii-na-temu-nenasledstvennaya-izmenchivost-259805.html
https://ru.wikipedia.org/wiki/Модификационная_изменчивость
https://info-farm.ru/alphabet_index/m/modifikacionnaya-izmenchivost.html#::text=%D0%9C%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC%20%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D1%84%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B9%20%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%87%D0%B8%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8.%20%D0%93%D0%B5%D0%BD%20%E2%86%92,%D0%BE%D0%B1%D1%83%D1%81%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D0%B5%D1%82%D1%81%D1%8F%20%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%D0%BC%20%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8%20%D0%B8%D1%85%20%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%B7%D0%B0
https://foxford.ru/wiki/biologiya/fenotipicheskaya-izmenchivost-eyo-svoystv
https://www.yaklass.ru/p/biologia/obschie-biologicheskie-zakonomernosti/osnovy-evoliutcionnogo-ucheniia-246743/tipy-i-prichiny-izmenchivosti-organizmov-249359/re-60e71a5f-0118-4b96-87b2-fcccfd967f63
https://interneturok.ru/lesson/biology/10-klass/osnovy-genetiki/izmenchivost-vidy-izmenchivosti-modifikatsionnaya-izmenchivost-norma-reaktsii
https://studopedia.ru/3_200104_osnovnie-harakteristiki-modifikatsionnoy-izmenchivosti.html
https://info-farm.ru/alphabet_index/m/modifikacionnaya-izmenchivost.html
https://licey.net/free/6-biologiya/73-genetika_i_selekciya_teoriya_zadaniya_otvety/stages/4413-tema_10_modifikacionnaya_izmenchivost.html
https://spadilo.ru/izmenchivost/
https://biomed.szgmu.ru/SZGMU_SITE/TL_Abstracts_of_lectures/Variability_and_its_shape.html