МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ - ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ - ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ

Задачи. Сформировать знания о модификационной изменчивости и ее основных характеристиках. Показать, что только воздействием внешней среды без изменения генотипа нельзя качественно изменить тот или другой признак. Повторить материал и проконтролировать знания учащихся по теме «Взаимодействие генов».

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма (приложение 1).

Ход урока:

Повторение. Письменная работа с карточками на 10 мин.

1. Задача. Какое потомство будет получено от скрещивания растений душистого горошка с генотипами СсРр и CCPp?

2. Задача. Какое потомство будет получено от скрещивания растений душистого горошка с генотипами СсРр и ссРр?

3. Чем отличается цитоплазматическая наследственность от закономерностей ядерной (менделевской) наследственности?

Работа с карточкой у доски: приложение 2.

Компьютерное тестирование: приложение 3.

Устное повторение.

Изучение нового материала. Объяснение с помощью таблиц, кодограммы (приложение 2).

Характеристика модификационной изменчивости. Генетика изучает не только наследственность, но и изменчивость организмов. Изменчивостью называют способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства. Благодаря ей организмы могут приспосабливаться к изменяющимся условиям среды обитания.

Различают два типа изменчивости: наследственную, или генотипическую, и ненаследственную, или фенотипическую, — изменчивость, при которой изменений генотипа не происходит.

Большую роль в формировании признаков организмов играет среда его обитания. Каждый организм развивается и обитает в определенной среде, испытывая на себе действие се факторов, способных изменять морфологические и физиологические свойства организмов, т. е. их фенотип.

Изменчивость организмов, возникающая под влиянием факторов внешней среды и не затрагивающая генотипа, называется модификационной.

Модификационная изменчивость называется фенотипической, так как под влиянием внешней среды происходит изменение фенотипа, генотип остается неизменным. Классическим примером изменчивости признаков под действием факторов внешней среды является разнолистность у стрелолиста: погруженные в воду листья имеют лентовидную форму, листья, плавающие на поверхности воды, — округлую, а находящиеся в воздушной среде — стреловидные. Если же все растение оказывается полностью погруженным в воду, его листья только лентовидные. Под действием ультрафиолетовых лучей у людей (если они не альбиносы) возникает загар в результате накопления в коже меланина, причем у разных людей интенсивность окраски кожи различна. Если же человек лишен действия ультрафиолетовых лучей, изменение окраски кожи у него не происходит.

Модификационная изменчивость носит групповой характер, то есть все особи одного вида, помещенные в одинаковые условия, приобретают сходные признаки. Например, если сосуд с эвгленами зелеными поместить в темноту, то все они утратят зеленую окраску, если же вновь выставить на свет — все опять станут зелеными.

Модификационная изменчивость является определенной, то есть всегда соответствует факторам, которые ее вызывают. Так, ультрафиолетовые лучи изменяют окраску кожи человека (усиливается синтез пигмента), но не изменяют пропорций тела, а усиленные физические нагрузки влияют на степень развития мышц, но не на цвет кожи.

Однако не следует забывать, что развитие любого признака определяется прежде всего генотипом. Вместе с тем гены определяют возможность развития признака, а его появление и степень выраженности во многом определяется условиями среды. Так, зеленая окраска растений зависит не только от генов, контролирующих синтез хлорофилла, но и от наличия света. При отсутствии света хлорофилл не синтезируется.

Несмотря на то, что под влиянием условий внешней среды признаки могут изменяться, эта изменчивость не беспредельна. Даже в случае нормального развития признака степень его выраженности различна. Так, на поле пшеницы можно обнаружить растения с крупными колосьями (20 см и более) и очень мелкими (3—4 см). Это объясняется тем, что генотип определяет границы, в пределах которых может происходить изменение признака. Степень варьирования признака, или пределы модификационной изменчивости, называют нормой реакции. Как правило, количественные признаки (урожайность, размер листьев, удойность коров, яйценоскость кур) имеют более широкую норму реакции, нежели качественные признаки (цвет шерсти, жирность молока, строение цветка, группа крови).

Знание нормы реакции имеет большое значение для практики сельского хозяйства.

Модификационная изменчивость многих признаков растений, животных и человека подчиняется общим закономерностям. Эти закономерности выявляются на основании анализа проявления признака у группы особей.

Каждое конкретное значение изучаемого признака называют вариантой и обозначают буквой v.

Частота встречаемости отдельных вариант обозначается буквой р.

При изучении изменчивости признака в выборочной совокупности составляется вариационный ряд, в котором особи располагаются по возрастанию показателя изучаемого признака.

На основании вариационного ряда строится вариационная кривая — графическое отображение частоты встречаемости каждой варианты.

Например, если взять 100 колосьев пшеницы (n) и подсчитать число колосков в колосе, то это количество будет от 14 до 20 — это численное значение вариант (v).

Вариационный ряд:

v = 14 15 16 17 18 19 20

Частота встречаемости каждой варианты:

р = 2 7 22 32 24 8 5

Легко посчитать и среднее значение данного признака. Для этого используют формулу:

,

где М — средняя величина признака, в числителе сумма произведении вариант на их частоту встречаемости, в знаменателе — количество вариант. Для данного признака среднее значение равно 17, 13.

Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет большое практическое значение, поскольку позволяет предвидеть и заранее планировать степень выраженности многих признаков организмов в зависимости от условий внешней среды.

Итак, необходимо еще раз подчеркнуть:

— норма реакции организма определяется генотипом,

— различные признаки отличаются пределами изменчивости под влиянием внешних условий;

— модификационная изменчивость в естественных условиях носит приспособительный характер.

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы.

Приложение 1. Кодограмма к уроку

Тема: Ненаследственная изменчивость. § 29—30

Характеристика изменчивости

Изменчивость (определение?)

Ненаследственная, или:

— определенная;

— модификационная;

— фенотипическая.

Наследственная, или:

— неопределенная;

— генотипическая.

Количественные признаки: удои, яйценоскость. Качественные признаки: жирность молока, масть коров. Норма реакции — пределы модификационной изменчивости, больше у количественных признаков.

Вывод: наследуется не признак как таковой, а способность организма формировать определенный фенотип в результате взаимодействия генотипа и среды.

Управление доминированием:

Листья у стрелолиста могут быть трех видов: лентовидными, округлыми, стреловидными. Окраска горностаевых кроликов?

Зимостойкость гибридов, полученных И. В. Мичуриным?

Статистические закономерности

v — варианта, численное значение признака.

р — частота встречаемости признака.

Вариационный ряд – ряд изменчивости признака.

v 14 15 16 17 18 19 20 колосков в колосе

р 2 7 22 32 24 8 5

Вариационная кривая — графическое выражение изменчивости признака и частоты встречаемости отдельных вариантов.

Средние значения признака встречаются чаще, чем крайние.

Приложение 2. Карточка для работы у доски

Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы.

1. Какие взаимодействия генов относятся к аллельным взаимодействиям?

2. Какие взаимодействия генов относятся к неаллельным взаимодействиям?

3. Душистый горошек с какими генотипами будет иметь фиолетовую окраску цветов?

4. Происходит скрещивание дигетерозиготных растений душистого горошка с фиолетовыми цветами. Какая часть потомства будет иметь белые цветы?

5. С чем связано появление пестролистных растений ночной красавицы?

6. Какие растения могут быть в потомстве от пестролистной ночной красавицы?

7. Как передается признак пестролистности следующему поколению?

8. Какие органоиды содержат внеядерные гены?

9. Приведите пример множественного действия генов.

Записав ответы, садитесь на место.

Приложение 3. Компьютерное тестирование

Задание 24. «Взаимодействие генов. Цитоплазматическая наследственность»

Тест 1. К взаимодействию аллельных генов не относится:

1. Полное доминирование.

2. Неполное доминирование.

3. Явление множественного аллелизма.

4. Множественное действие генов.

Тест 2. К взаимодействию аллельных генов относится:

1. Полное доминирование.

2. Множественное действие генов.

3. Новообразование при взаимодействии неаллельных генов.

4. Эпистаз.

**Тест 3. Растения душистого горошка с каким генотипом будут иметь белую окраску цветов?

1. ССРР.

2. ссРР.

3. СсРр.

4. ссРр.

5. ССРр.

6. ССрр.

**Тест 4. Растения душистого горошка с каким генотипом будут иметь фиолетовую окраску цветов?

1. ССРР.

2. ссРР.

3. СсРр.

4. ссРр.

5. ССРр.

6. ССрр.

Тест 5. Какой результат можно ожидать в потомстве от скрещивания дигетерозиготных растений (СсРр х СсРр) душистого горошка с фиолетовыми цветками?

1. 9/16 растений будут иметь белые цветы, 7/16 — фиолетовые.

2. 9/16 растений будут иметь фиолетовые цветы, 7/16 — белые.

3. Все растения будут иметь фиолетовые цветы.

4. Все растения будут иметь белые цветы.

Тест 6. Пестролистность ночной красавицы наследуется:

1. По материнской линии.

2. По отцовской линии.

3. По законам Менделя.

4. По закону Моргана.

Тест 7. Пестролистность ночной красавицы связана:

1. С мутациями в пластидах.

2. С мутациями в рибосомах.

3. С мутациями в митохондриях.

4. С мутациями в ядре растительной клетки.

Тест 8. Какие растения могут быть в потомстве от пестролистной ночной красавицы?

1. Только растения с нормальными зелеными листьями.

2. Только растения с пестрыми листьями.

3. Только растения с бесцветными листьями.

4. Возможны все три вышеизложенных варианта.

Тест 9. Каким законам наследования признаков подчиняется цитоплазматическая наследственность?

1. Первому закону Менделя (закону единообразия).

2. Второму закону Менделя (закону расщепления в соотношении 3:1).

3. Третьему закону Менделя (закону независимого расщепления признаков).

4. Закону Моргана (закону сцепленного наследования признаков).

5. Не подчиняется законам Менделя и Моргана.

**Тест 10. Какие органоиды содержат внеядерные гены?

1. Рибосомы.

2. Митохондрии.

3. Пластиды.

4. Комплекс Гольджи.