7. Понятия генотипа, генома и генофонда. Понятие фенотипа.

Генотип, фенотип, геном, генофонд

7. Понятия генотипа, генома и генофонда. Понятие фенотипа.

Геноти́п — совокупность генов данного организма, которая, в отличие от понятий генома и генофонда, характеризует особь, а не вид (ещё отличием генотипа от генома является включение в понятие «геном» некодирующих последовательностей, не входящих в понятие «генотип»). Вместе с факторами внешней среды определяет фенотип организма.

Обычно о генотипе говорят в контексте определенного гена, у полиплоидных особей он обозначает комбинацию аллелей данного гена (см. гомозигота, гетерозигота). Большинство генов проявляются в фенотипе организма, но фенотип и генотип различны по следующим показателям:

1. По источнику информации (генотип определяется при изучении ДНК особи, фенотип регистрируется при наблюдении внешнего вида организма).

2. Генотип не всегда соответствует одному и тому же фенотипу. Некоторые гены проявляются в фенотипе только в определённых условиях. С другой стороны, некоторые фенотипы, например, окраска шерсти животных, являются результатом взаимодействия нескольких генов по типу комплементарности.

Феноти́п (от греческого слова phainotip — являю, обнаруживаю) — совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного рядом внешне средовых факторов. У диплоидных организмов в фенотипе проявляются доминантные гены.

Фенотип — совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате онтогенеза (индивидуального развития).

Несмотря на кажущееся строгое определение, концепция фенотипа имеет некоторые неопределенности. Во-первых, большинство молекул и структур кодируемых генетическим материалом, не заметны во внешнем виде организма, хотя являются частью фенотипа. Например, именно так обстоит дело с группами крови человека.

Поэтому расширенное определение фенотипа должно включать характеристики, которые могут быть обнаружены техническими, медицинскими или диагностическими процедурами. Дальнейшее, более радикальное расширение может включать приобретенное поведение или даже влияние организма на окружающую среду и другие организмы.

Например, согласно Ричарду Докинзу, плотину бобров также как и их резцы можно считать фенотипом генов бобра.[1]

Фенотип можно определить как «вынос» генетической информации навстречу факторам среды.

В первом приближении можно говорить о двух характеристиках фенотипа: а) число направлений выноса характеризует число факторов среды, к которым чувствителен фенотип, — мерность фенотипа; б) «дальность» выноса характеризует степень чувствительности фенотипа к данному фактору среды.

В совокупности эти характеристики определяют богатство и развитость фенотипа. Чем многомернее фенотип и чем он чувствительнее, чем дальше фенотип от генотипа, тем он богаче. Если сравнить вирус, бактерию, аскариду, лягушку и человека, то богатство фенотипа в этом ряду растет.

Гено́м — совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного вида организмов.

Термин «геном» был предложен Гансом Винклером в 1920 г. для описания совокупности генов, заключённых в гаплоидном наборе хромосом организмов одного биологического вида. Первоначальный смысл этого термина указывал на то, что понятие генома в отличие от генотипа является генетической характеристикой вида в целом, а не отдельной особи.

С развитием молекулярной генетики значение данного термина изменилось. Известно, что ДНК, которая является носителем генетической информации у большинства организмов и, следовательно, составляет основу генома, включает в себя не только гены в современном смысле этого слова.

Большая часть ДНК эукариотических клеток представлена некодирующими («избыточными») последовательностями нуклеотидов, которые не заключают в себе информации о белках и РНК.

Генетическая информация в клетках содержится не только в хромосомах ядра, но и во внехромосомных молекулах ДНК. У бактерий к таким ДНК относятся плазмиды и некоторые умеренные вирусы, в клетках эукариот — это ДНК митохондрий, хлоропластов и других органоидов клеток (См. плазмон).

Объёмы генетической информации, заключённой в клетках зародышевой линии (предшественники половых клеток и сами гаметы) и соматических клетках, в ряде случаев существенно различаются.

В онтогенезе соматические клетки могут утрачивать часть генетической информации клеток зародышевой линии, амплифицировать группы последовательностей и (или) значительно перестраивать исходные гены.

Следовательно, под геномом организма понимают суммарную ДНК гаплоидного набора хромосом и каждого из внехромосомных генетических элементов, содержащуюся в отдельной клетке зародышевой линии многоклеточного организма.

В определении генома отдельного биологического вида необходимо учитывать, во-первых, генетические различия, связанные с полом организма, поскольку мужские и женские половые хромосомы различаются.

Во-вторых, из-за громадного числа аллельных вариантов генов и сопутствующих последовательностей, которые присутствуют в генофонде больших популяций, можно говорить лишь о некоем усреднённом геноме, который сам по себе может обладать существенными отличиями от геномов отдельных особей.

Размеры геномов организмов разных видов значительно отличаются друг от друга, и при этом часто не наблюдается корреляции между уровнем эволюционной сложности биологического вида и размером его генома.

Генофонд — понятие из популяционной генетики, описывающее совокупность всех генных вариаций (аллелей) определённой популяции. Популяция располагает всеми своими аллелями для оптимального приспособления к окружающей среде. Можно также говорить о едином генофонде вида, так как между разными популяциями вида происходит обмен генами.

Если во всей популяции существует лишь один аллель определённого гена, то популяция по отношению к вариантам этого гена называется мономорфной. При наличии нескольких разных вариантов гена в популяции она считается полиморфной.

Если у рассматриваемого вида имеется более чем один набор хромосом, то совокупное количество разных аллелей может превышать количество организмов. Однако в большинстве случаев количество аллелей всё же меньше. При сильном инбридинге часто возникают мономорфные популяции лишь с одним аллелем многих генов.

Одним из показателей объёма генофонда является эффективная величина популяции, сокращённо . У популяции людей с диплоидным набором хромосом может иметься максимально в два раза больше аллелей одного гена, чем индивидов, то есть

Источник: https://studopedia.su/15_62373_genotip-fenotip-genom-genofond.html

Понятие о генотипе и фенотипе

7. Понятия генотипа, генома и генофонда. Понятие фенотипа.

Генотип-вся совокупность имеющихся у организмагенов.

Фенотип-совокупность реализованных (т.е. внешних)генетически детерминированных признаков,т.е. индивидуальное (в определенныхусловиях внешней среды) проявлениегенотипа. При изменении условийсуществования фенотип бактерий изменяетсяпри сохранении генотипа.

Изменчивость убактерий может быть ненаследуемой(модификационной) и генотипической(мутации, рекомбинации).

Временные,наследственно не закрепленные изменения,возникающие как адаптивные реакциибактерий на изменения окружающей среды,называются модификациями(чаще – морфологические и биохимическиемодификации). После устранения причиныбактерии реверсируют к исходномуфенотипу.

Стандартноепроявление модификации – распределениеоднородной популяции на две или болеедвух типов- диссоциация.

Пример- характерроста на питательных средах: S- (гладкие)колонии, R- (шероховатые) колонии, M-(мукоидные, слизистые) колонии, D-(карликовые) колонии. Диссоциацияпротекает обычно в направлении S-R.

Диссоциация сопровождается изменениямибиохимических, морфологических,антигенных и вирулентных свойстввозбудителей.

Мутации -скачкообразные изменения наследственногопризнака. Могут быть спонтанные ииндуцированные, генные (изменения одногогена) и хромосомные (изменения двух илиболее двух участков хромосомы).

Одновременно убактерий имеются различные механизмырепарации мутаций, в том числе сиспользованием ферментов – эндонуклеаз,лигаз, ДНК- полимеразы.

Генетическиерекомбинации -изменчивость, связанная с обменомгенетической информации. Генетическиерекомбинации могут осуществлятьсяпутем трансформации, трансдукции,конъюгации, слияния протопластов.

1.Трансформация- захват и поглощение фрагментов чужойДНК и образование на этой основерекомбинанта.

2.Трансдукция- перенос генетического материала фагами(умеренными фагами – специфическаятрансдукция).

3.Конъюгация- при непосредственном контакте клеток.Контролируется tra (transfer) опероном. Главнуюроль играют конъюгативные F- плазмиды.

Схемабактериальной трансформации и трансдукции

Трансформация – перенос генетического материала, заключающийся в том, что бактерия-реципиент захватывает (поглощает) из внешней среды фрагменты чужеродной ДНК.

Трансдукция — перенос генетического

материала от клетки-донора клетке-реципиенту

с помощью бактериофагов.

Схема бактериальнойконъюгации

  1. клетка-донор образует F-пили.

  2. 2– F-пили прикрепляются к клетке-реципиенту.

  3. 3– Мобильная плазмида разрывается и одна цепь ДНК перемещается в клетку-реципиент.

  4. 4– В обеих клетках синтезируется вторая цепь ДНК и образуются F-пили. Обе клетки могут быть донорами.

Генетика вирусов

Геном вирусовсодержит или РНК, или ДНК (РНК- и ДНК-вирусы соответственно).

Выделяютпозитивную(+) РНК, обладающую матричной активностьюи соответственно- инфекционнымисвойствами, и негативную( – ) РНК, не проявляющую инфекционныесвойства, которая для воспроизводствадолжна транскрибироваться (превращаться)в + РНК. Механизмы репродукции различныхвирусов очень сложные и существенноотличаются. Основные их схематическиеварианты представлены ниже:

1.вирионная (матричная) +РНК комплементарная-РНК (в рибосомах) вирионная +РНК.

2.- РНК вирусная (информационная) +РНК -РНК (формируется на геноме зараженнойклетки).

3.однонитевая ДНК: +ДНК +ДНК -ДНК +ДНК-ДНК +ДНК +ДНК.

4.ретровирусная однонитевая РНК: РНК ДНК (провирус) РНК.

5.двунитевая ДНК: разделение нитей ДНК иформирование на каждой комплементарнойнити ДНК.

Генофонд вирусовсоздается и пополняется из четырехосновных источников:

двухвнутренних (мутации, рекомбинации) идвух внешних (включение в геномгенетического материала клетки хозяина,поток генов из других вирусных популяций).

Комплементация– функциональноевзаимодействие двух дефектных вирусов,способствующее их репликации игоризонтальной передаче.

Фенотипическоесмешивание -при заражении клетки близкородственнымивирусами с образованием вирионов сгибридными капсидами, кодируемымигеномами двух вирусов.

Популяционнаяизменчивость вирусов связана с двумяразнонаправленными процессами – мутациямии селекцией, связанными с внешней средойкак индуктором мутаций и факторомстабилизирующего отбора. Гетерогенностьвирусных популяций – адаптационныйгенетический механизм, способствующийпластичности (устойчивости,приспособляемости) популяций, факторэволюции и сохранения видов во внешнейсреде.

Генофонд вирусныхпопуляций сохраняется за счет несколькихмеханизмов:

-восстановления изменчивости за счетмутаций;

-резервирующих механизмов (возможностьперехода любых, даже негативных мутацийв следующую генерацию)- комплементация,рекомбинация;

-буферных механизмов (образованиедефектных вирусных частиц, иммунныхкомплексов и др.), способствующиесохранению вируса в изменяющихся внешнихусловиях.

Источник: https://studfile.net/preview/4664332/page:2/

Сравните понятия генотип геном генофонд

7. Понятия генотипа, генома и генофонда. Понятие фенотипа.

Предметом изу­чения генетики как науки являются закономерности наследования призна­ков и свойств организма. Наследственные свойства организма передаются в процессе размножения.

При половом размножении наследственную инфор­мацию несут половые клетки, при бесполом — соматические, однако и в том, и в другом случае её носителями служат гены или, как их ещё называ­ют единицы наследственности. Это главное, центральное понятие генетики.

Каждый ген расположен в определённой хромосоме, в которой занимает четко определённое место. Место в хромосоме, её участок, где находится конкретный ген (рис. 28), называют локусом (от лат. локус — место, участок).

Каждая соматическая клетка организма содержит диплоидный набор хромосом (его обозначают 2п, где п — число хромосом в гаплоидном наборе). Все хромосомы парные. Гены, которые влияют на разные проявления одно­го и того же признака: жёлтую или зелёную окраску семян гороха, голу­бой или карий цвет глаз человека (рис.

29), белую или красную расцветку лепестков мака-самосейки (рис. 30), расположены в одинаковых локусах парных (гомологических) хромосом. Их называют аллельными генами, или аллелями (от греч. аллелон — взаимный). Разные аллели гена распо­лагаются в тех же локусах гомологических хромосом.

Хромосома может с одержать только один аллель какого-либо гена.

Рис. 28. Так схематично выглядит расположение локусов (чёрные полос­ки) на двух хроматидах
Рис. 29. Карий цвет глаз чело­века определяет доминантный аллель, голубой — рецессивный
Рис. 30. Белая и красная окраска лепестков мака обусловлены разными ал­лелями одного и того же гена

В каждой паре гомологических хромосом одна — отцовская, вторая — материнская. Соответственно, один аллель каждого гена потомство полу­чает от отца, другой — от матери.

Аллельное состояние генов всегда альтернативное, то есть аллели имеют разные и, как правило, противоположные свойства. Например, цвет лепестков белый или красный, человек нормального роста или карлик, кот рыжий или чёрный определяют разные аллели одного и того же гена. При­чём один аллель чаще всего сильнее другого.

Это значит, что если у одной особи присутствуют два аллеля, то внешне будет проявляться только один из них, более сильный. Такой аллель называют доминантным (от лат. доминантис — господствующий). Он подавляет проявление второго аллеля того же гена.

«Слабый» аллель, который подавляется, называют рецессив­ным (от лат. рецессус — отступление).

В обеих гомологических хромосомах могут находиться одинаковые (оба доминантных или оба рецессивных) аллеля гена. Такой организм называют гомозиготным (от лат. гомо — одинаковый и зигота). Понятно, что внешне будет проявляться тот единственный признак, который определяют эти аллели.

В гомологичных хромосомах могут содержаться разные аллели одного гена: в одной хромосоме — доминантный, в другой — рецессивный. Такой организм называют гетерозиготным (от лат. гетеро — разный и зиготос).

В этом случае внешне будет проявляться «сильный» ген, который определяет доминантный признак.

Аллельные гены в гомозиготном или гетерозиготном состоянии состав­ляют генотип, соответственно гомозиготный или гетерозиготный. Также генотипом принято называть всю совокупность генов, присущих данной особи.

Признаки и свойства организма, являющиеся следствием проявления генотипа, называют фенотипом (от греч. файнотип — представляю).

Фено­типом называют или определённые признаки организма, обусловленные гомозиготными или гетерозиготными сочетаниями генов, определяющи­ми конкретный признак (зелёный или карий цвет глаз, высокий или низ­кий рост), или внешний вид человека в целом, например, высокий блондин с синими глазами, курносым носом, широким лицом и пухлыми губами, который формируется всеми генами (генотипом) организма. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Вместе с тем в генетике часто используют ещё один, близкий по своему смыслу к понятию генотип, термин — геном. Это весь генетический материал (то есть ДНК) гаплоидного набора хромосом.

В чём же различие между терминами «геном» и «генотип»? Дело в том, что ДНК, кроме генов, содержит и дополнительные участки, выполняющие другие функции. Значение некоторых из них и сейчас остаётся загадкой.

Влияние среды на наследование или проявление признаков. На форми­рование признаков влияет не только генотип организма, но и окружающая среда, в которой этот организм развивается. Некоторые признаки совсем не подвержены влиянию окружающей среды и зависят только от генетиче­ского кода.

Например, группа крови человека не изменится под влиянием того, в каких условиях он рос и живёт. На формирование многих других признаков окружающая среда влияет.

Например, если мужчина генетичес­ки запрограммирован быть сильным богатырём, но в процессе развития ему постоянно не хватало питательных веществ и микроэлементов, может сформироваться хлипкий человек среднего роста.

Генетика — наука с чётко прописанной терминологией. Приступая к изучению генетики, прежде всего необходимо определиться со смыслом основных генетических понятий: ген, локус, аллель, генотип, фенотип, гомозигота и гетерозигота.

На этой странице материал по темам:

Вопросы по этому материалу:

Источник: WorldOfSchool.ru

Источник: https://catalogok.ru/sravnite-ponjatija-genotip-genom-genofond/

Популяция как единица эволюции. Генофонд, генотип, геном

7. Понятия генотипа, генома и генофонда. Понятие фенотипа.

Стр. 39. Вспомните.

1. Почему в природе биологические виды существуют в форме популяций?

Существование биологических видов требует соответствующих условий и необходимых для поддержания жизни ресурсов. В связи с неодинаковыми условиями среды особи одного вида в пределах ареала распадаются на более мелкие единицы – популяции. Реально вид существует именно в виде популяций.

2. Какие свойства могут характеризовать популяцию как группу организмов?

Популяцию как группу организмов характеризует такой показатель, как обилие. Мерой обилия служит общая численность организмов в популяции. Поскольку измерение общей численности сопряжено с большими трудностям, то в экологии используется такой показатель как плотность популяции.

Плотность популяции – это численность или биомасса особей, которая приходится на единицу площади или объема жизненного пространства. Мерой обилия могут служить показатели, отнесенные к единице времени, например, количество птиц на пролете в час, количество рыбы, выловленной за сутки и т.д.

Такие относительные показатели называются индексами численности.

Демографическими показателями популяции служат рождаемость и смертность. Рождаемость характеризует способность популяции к увеличению численности в результате процесса размножения. Смертность отражает процессы снижения численности популяции и выражается числом особей, погибших за определенный период времени.

Смертность и рождаемость оказывают существенное влияние на численность популяции, и, помимо биологических особенностей вида, определяются действием многих внешних факторов, как абиотических, так и биотических. При одних и тех же показателях рождаемости, чем выше смертность, тем ниже численность популяции, и наоборот.

Возрастной и половой состав популяции зависят от продолжительности жизни особей, времени достижения половозрелости, способов и интенсивности размножения, смертности, скорости смены поколений и т.д. Возрастная структура популяции может изменяться под действием внешних факторов, так как они влияют на процессы рождаемости и смертности.

Возрастной состав популяции позволяет оценить ее способность к самоподдержанию численности и устойчивости к внешним воздействиям. Чем шире возрастной спектр популяции, тем устойчивее ее воспроизводство. Популяция, включающая в себя множество возрастных групп, менее подвержена действию факторов, определяющих успешность размножения.

Анализ возрастной структуры популяции позволяет прогнозировать численность популяции на несколько лет вперед, что особенно важно для оценки промысла рыбы, развития охотничьих хозяйств, в ряде зоологических исследований.

В соответствии с генетическими закономерностями соотношение полов в популяциях составляет 1:1, однако в связи с разной выживаемостью особей на разных этапах онтогенеза это соотношение может меняться. Особые случаи представляют популяции партеногенетических видов, например, коловраток, дафний, тлей и т.д.

На определенных стадиях жизненного цикла их популяции представлены только самками. У животных – гермафродитов половая структура популяций не определяется.

Под регуляцией численности понимают способность популяции к самовоспроизводству, то есть восстановлению числа особей до оптимальной величины, которая определяется условиями местообитания организмов.

Эту способность обеспечивают определенные механизмы, которые начинают действовать, когда плотность популяции достигает или слишком высоких, или слишком низких значений.

Механизмы, регулирующие плотность популяции, могут быть поведенческими, демографическими, физиологическими.

У ряда млекопитающих в условиях перенаселения происходят резкие изменения физиологического состояния.

Затрагивая нейроэндокринную систему, они сказываются на поведении животных, снижая их устойчивость к заболеваниям, поражению паразитами и сопротивляемость к различным видам стрессовых воздействий.

При возрастании плотности популяций у многих животных и растений наблюдается повышение показателей смертности и снижение показателей рождаемости.

Стр. 42. Вопросы для повторения задания.

1. Сформулируйте, какими качествами должна обладать элементарная единица эволюции.

Элементарная единица эволюции должна:

1. выступать во времени и пространстве как некое единство;

2. быть способной формировать резерв наследственной изменчивости и наследственно изменяться во времени;

3. реально существовать в определенных природных условиях в течение долгого времени, соизмеримого со сроками видообразования.

Таким требованиям удовлетворяет популяция, которая и является элементарной единицей эволюции.

2. Что такое генофонд популяции? Сравните понятия «генотип», «геном», «генофонд».

Генофонд популяции – это совокупность генотипов всех входящих в ее состав особей. При постоянных внешних условиях генофонд популяции остается практически неизменным относительно некоего среднего уровня. Увеличить разнообразие генофонда способны мутационные процессы, а также миграция особей из других популяций, где могут существовать иные аллели генов, характерных для данного вида.

Генотип – совокупность генов данного организма, которая, в отличие от понятий генома и генофонда, характеризует особь, а не вид (ещё отличием генотипа от генома является включение в понятие «геном» некодирующих последовательностей, не входящих в понятие «генотип»). Вместе с факторами внешней среды определяет фенотип организма.

Геном – совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного вида организмов.

Генофонд – понятие из популяционной генетики, описывающее совокупность всех генных вариаций (аллелей) определённой популяции. Популяция располагает всеми своими аллелями для оптимального приспособления к окружающей среде. Можно также говорить о едином генофонде вида, так как между разными популяциями вида происходит обмен генами.

3. Кто поставляет материал для эволюции?

Материалом для эволюции являются генетически различные особи, т. е. материал для эволюции поставляет наследственная (мутационная и комбинативная) изменчивость.

4. Что является элементарным эволюционным явлением?

Элементарное эволюционное явление – это направленное изменение генофонда популяции, приводящее к изменению признаков организмов. Для того чтобы элементарное эволюционное явление произошло, необходима некая смена внешних условий, которая повлекла бы за собой естественный отбор организмов по фенотипу.

5. Назовите условия, необходимые для осуществления эволюции. Докажите, что отсутствие хотя бы одного из этих условий станет препятствием для осуществления эволюции.

Для осуществления эволюции необходимо, чтобы на популяцию воздействовали три типа факторов.

1. Факторы, вызывающие изменения в генофонде популяции. К ним относятся наследственная изменчивость, поставляющая в популяцию новый генетический материал, и популяционные волны, формирующие различия между генофондами различных популяций.

2. Фактор, позволяющий популяции развиваться самостоятельно относительно других популяций либо разделяющий исходную популяцию на две или более новых. Таким фактором является изоляция.

3. Фактор, направляющий эволюционный процесс и обеспечивающий закрепление в популяции определенных адаптации и изменений организмов. Таким фактором служит естественный отбор.

Подумайте и выполните.

1. Будет ли происходить отбор в однородной популяции, например в популяции особей, вегетативно размножившихся от одного растения? Докажите свою точку зрения.

Нет, естественный отбор происходить не будет, так как естественный отбор подразумевает, что особи имеют различные признаки, которые понижают или повышают шансы каждой отдельной особи выжить. Если популяция однородная, значит, все особи имеют одинаковые признаки, значит, все имеют одинаковые шансы выжить.

2. Объясните, почему ненаследственная изменчивость не способна поставлять в популяцию новый эволюционный материал.

Ненаследственная изменчивость не будет закреплена в ДНК гамет, то есть не сможет передаться потомству.

Источник: https://resheba.me/gdz/biologija/11-klass/sivoglazov/7

Medic-studio
Добавить комментарий