Общая характеристика мутаций

Мутации — это случайно возникшие стойкие изменения геноти­па, затрагивающие целые хромосомы, их части или отдельные гены. Они могут быть и полезны, и вредны, и нейтральны для орга­низмов.

Геномные мутации. Геномными называют мутации, приводящие к изменению числа хромосом. Наиболее распространенным типом геномных мутаций является полиплоидия — кратное изменение числа хромосом. У полиплоидных организмов гаплоидный (п) набор хромосом в клетках повторяется не 2 раза, как у диплоидов, а 4 —6 раз, иногда значительно больше — до 10—12 раз.

Возникновение полиплоидов связано с нарушением митоза или мейоза. В частности, нерасхождение гомологичных хромосом в мей-озе приводит к формированию гамет с увеличенным числом хромо­сом. У диплоидных организмов в результате такого процесса могут образоваться диплоидные (2п) гаметы.

Полиплоидные виды растений довольно часто обнаруживаются в природе; у животных полиплоидия редка. Некоторые полиплоид­ные растения характеризуются более мощным ростом, крупными размерами и другими свойствами, что делает их ценными для гене-тико-селекционных работ.

Хромосомные мутации. Хромосомные мутации — это пере­стройки хромосомы. Многие из хромосомных мутаций доступны изучению под микроскопом. Пути изменения структуры хромосом разнообразны. Участок хромосомы может удвоиться или, наоборот, выпасть, он может переместиться на другое место и т. д. Рассмо­трим основные типы хромосомных мутаций:

Условные обозначения генов Изменения структуры хромосомы

А Б В Г Д Е Нормальный порядок гена

А Б В В Г Д Е Удвоение участка

А Б В Д Е Нехватка участка

А Б Г В Д Е Поворот участка на 180°

А Б В I М К Перемещение участка на негомологичную

хромосому

Хромосомные мутации приводят к изменению функционирова­ния генов. Они играют серьезную роль в эволюционных преобразо­ваниях видов. Подробнее вы об этом узнаете в § 43.

Генные мутации. Генные, или точковые, мутации — наиболее часто встречающийся класс мутационных изменений. Генные мута­ции связаны с изменением последовательности нуклеотидов в моле­куле ДНК. Они приводят к тому, что мутантный ген либо перестает работать и тогда не образуются соответствующие РНК и белок, либо синтезируется белок с измененными свойствами, что проявля­ется в изменении каких-либо признаков организма. Вследствие ген­ной мутации образуются новые аллели. Это имеет важное эволю­ционное значение. Мутации — редкие события. На 10 000 — 1 000 000 генов опреде­ленного типа в среднем возникает одна новая мутация. Хотя мута­ционные события происходят редко, но благодаря постоянству естественного мутационного процесса и способности видов накапли­вать мутации в генотипах всех без исключения особей содержится значительное количество генных мутаций.

Генные мутации следует рассматривать как результат «ошибок», возникающих в процессе удвоения молекул ДНК,

Изучение мутационного процесса показало, что изменяться — мутировать — могут все гены, контролирующие развитие любого признака организма. Многие генные мутации вредны для организ­ма, часть нейтральны, а некоторые из них в определенных условиях жизни могут становиться полезными.

2.Экспериментальное получение мутаций. Советские генетики первыми обнаружили, что ультрафиолетовые лучи и некоторые вещества — мощные факторы, способные вызвать мутации у самых различных организмов.

Резкое повышение числа вновь возникающих мутаций вызывает действие лучей Рентгена. Американский генетик Г. Мёллер, рабо­тавший несколько лет в СССР, разработал методы учета возника­ющих мутаций и впервые экспериментально доказал эффектив­ность лучей Рентгена для повышения частоты мутационного про­цесса в сотни раз.

Большую генетическую опасность для всех живых организмов несет радиоактивное излучение, что стало причиной заключения договора о прекращении испытаний ядерного оружия в воздухе, на земле и воде.

В настоящее время интенсивно ведутся работы по созданию методов направленного воздействия химических и физических фак­торов на определенные гены. Эти исследования очень важны, так как искусственное получение мутаций нужных генов имеет большое практическое значение для селекции растений, животных и микро­организмов.

НИКОЛАЙ ИВАНОВИЧ ВАВИЛОВ (1887 —1943) — советский ботаник, генетик, растениевод, географ. Сформулировал закон гомологических рядов наслед­ственной изменчивости. Создал учение о центрах происхождения культурных растений. Провел серию экспедиций по 40 странам пяти континентов, собрав уникальную коллекцию образцов сортов культурных растений, служащую и по сей день основой для селек­ционных работ. Он опубликовал 350 научных работ. Эти работы относятся к различным отраслям биологи­ческой и сельскохозяйственной наук: генетике, селек­ции, географии, систематике растений, эволюции.

3.Закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Выдающийся советский биолог Н. И. Вавилов многие годы изучал наследственную изменчивость у культурных растений семейства злаковых и их диких предков. Генетически близкородственные виды и роды он расположил в определенном порядке в соответствии с вариантами изменчивости. Это позволило ему обнаружить законо­мерность: близкородственные виды и роды благодаря большому сходству их генотипов обладают сходной наследственной изменчи­востью. Обнаруженное Н. И. Вавиловым явление известно в биоло­гии как закон гомологических рядов в наследственной изменчивос­ти. Этот закон он сформулировал следующим образом: «Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение парал­лельных форм у других видов и родов».

У организмов, связанных менее близкими родственными связями, т. е. имеющих значительные различия в строении генотипов, параллелизм наследственной изменчивости становится менее пол­ным.

Закон гомологических рядов отражает общебиологическое явле­ние, характерное для всех представителей живого мира. Руковод­ствуясь этим законом, можно предсказывать, какие мутантные формы должны возникнуть у близкородственных видов.

Литература

Основная

Общая биология: учебник для 10-11 кл. общеобраз. учрежден.. Под ред. Д.К. Беляева. - М.: Просвещение, 2005

Дополнительная

Биология: Тесты для 11 кл. Варианты и ответы централизованного тестирования.- М: Центр тестирования МО РФ,2001