Популяционная генетика это кратко

Обновлено: 02.07.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ
ПОПУЛЯЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА - раздел генетики, изучающий генофонд популяций и его изменение в пространстве и во времени.
Попу-ляция
Гено-фонд
Популяция — это совокупность организмов одного вида с общим генофондом, в течение длительного времени населяющих определенное пространство и сохраняющих устойчивое воспроизводство численности.
Генофонд популяции — это совокупность генотипов всех входящих в состав популяции особей.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ
Почему важно знать особенности формирования и развития генофонда популяции?
Проблемы
экологии
Проблемы
демографии
Проблемы
эволюции
Проблемы
селекции
Сколь велико генетическое разнообразие в каждой популяции?
Каковы генетические различия между географически разделенными популяциями одного вида?
Как генофонд изменяется под действием окружающей среды?
Как генофонд преобразуется в ходе эволюции?

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ
Основоположник популяционной генетики –
СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ ЧЕТВЕРИКОВ
Русский биолог, генетик-эволюционист, сделавший первые шаги в направлении синтеза менделевской генетики и эволюционной теории Чарльза Дарвина.
Организовал экспериментальное изучение наследственных свойств у естественных популяций животных. Эти исследования позволили ему стать основоположником современной эволюционной генетики. Его работы легли в основу синтетической теории эволюции.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Частота генотипа –
доля особей в популяции, имеющих данный генотип.
Частота аллеля –
его доля среди имеющих аллелей в популяции
Закон Харди-Вайнберга

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ
Закон Харди-Вайнберга
Английский математик Годфри Харолд Харди
Немецкий врач Вильгельм Вайнберг
1908

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ
Закон Харди-Вайнберга
Положение популяционной генетики: в популяции частоты генотипов по какому-либо гену будут поддерживаться постоянными из поколения в поколение и соответствовать уравнению:

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ
Закон Харди-Вайнберга
Условия выполнения закона
1. Случайность скрещивания в популяции (панмиксия).
2. Не должно быть мутаций.
3. Не должно быть миграций как в популяцию, так и из нее.
4. Не должно быть естественного отбора.
5. Популяция должна иметь достаточно большие размеры, в противном случае даже при соблюдении остальных условий будут наблюдаться чисто случайные колебания частот генов (так называемый дрейф генов).
6. Особи с любым генотипом одинаково способны к скрещиванию и передаче генов, т.е. нет отбора против конкретного генотипа.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ
Закон Харди-Вайнберга
Биологический смысл закона:
Процесс наследования не влияет сам по себе на частоту аллелей в популяции, а возможные изменения её генетической структуры возникают вследствие других причин.
В медицинской генетике: позволяет оценить популяционный риск генетически обусловленных заболеваний, поскольку каждая популяция обладает собственным аллелофондом и, соответственно, разными частотами неблагоприятных аллелей.
В селекции: позволяет выявить генетический потенциал исходного материала (природных популяций, а также сортов и пород народной селекции), поскольку разные сорта и породы характеризуются собственными аллелофондами, которые могут быть рассчитаны с помощью закона Харди — Вайнберга.
В экологии: позволяет выявить влияние самых разнообразных факторов на популяции. Дело в том, что, оставаясь фенотипически однородной, популяция может существенно изменять свою генетическую структуру под воздействием ионизирующего излучения, электромагнитных полей и других неблагоприятных факторов. По отклонениям фактических частот генотипов от расчётных величин можно установить эффект действия экологических факторов.
Практическое значение:

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ
Популяционно-генетические процессы
Мутации – внезапные скачкообразные изменения генотипа
Дрейф генов - случайное ненаправленное изменение частот аллелей и генотипов в популяциях.
Каждая популяция теряет генетическую изменчивость со скоростью, обратно пропорциональной ее численности. Со временем какие-то аллели становятся редкими, а затем и вовсе исчезают. В конце концов, в популяции остается один-единственный аллель из имевшихся, какой именно – это дело случая
Если популяция разделяется на две или большее число новых независимых популяций, то дрейф генов ведет к нарастанию различий между ними: в одних популяциях остаются одни аллели, а в других – другие.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ГЕНЕТИКИ
Популяционно-генетические процессы
Миграции: Популяции одного вида не изолированы друг от друга: всегда есть обмен особями – миграции. Мигрирующие особи, оставляя потомство, передают следующим поколениям аллели, которых в этой популяции могло вовсе не быть или они были редки; так формируется поток генов из одной популяции в другую. Миграции, как и мутации, ведут к увеличению генетического разнообразия.
Отбор: Различия в плодовитости, выживаемости, половой активности и т.п. приводят к тому, что одни особи оставляют больше половозрелых потомков, чем другие – с иным набором генов. Различный вклад особей с разными генотипами в воспроизводство популяции называют отбором.

Особи большинства видов не живут поодиночке, а образуют более или менее устойчивые группировки, сообща осваивая среду обитания. Такие группировки, если они самовоспроизводятся в поколениях, а не поддерживаются только за счет пришлых особей, называются популяциями.

Популяция является наименьшей формой существования вида, способной благодаря воспроизводству длительное время сохранять видовые признаки.

Одновременно популяция является наименьшей структурой, способной к эволюционному развитию и преобразованию в новый биологический вид.

К важнейшим критериям популяции относят следующие признаки:

· панмиксия – свободное скрещивание особей внутри популяции

· изоляция – обособленность особей популяции от других подобных совокупностей особей.

При наличии этих признаков можно утверждать, что исследователь имеет дело с реально существующей популяцией.

Для видов, размножающихся половым путем при перекрестном оплодотворении, существует следующее определение понятия “популяция”.

Популяция – это совокупность особей данного вида, в течение длительного времени (большого числа поколений) населяющих определенный ареал и имеющих возможность скрещиваться друг с другом, которая отделена от таких же соседних совокупностей одной из форм изоляции (пространственной, сезонной, физиологической или генетической).

Популяционная генетика – наука, изучающая генетические явления, происходящие в популяциях. Особи каждой популяции отличаются друг от друга, и каждая из них в чем-то уникальна. Многие из этих различий наследственные, или генетические, — они определяются генами и передаются от родителей к детям. Совокупность генов всех особей данной популяции называется генофондом популяции.

Популяционная генетика изучает генофонд популяции и его изменение в пространстве и времени.

Популяционная генетика охватывает последствия от множества свободных скрещиваний особей популяции, когда возникают новые проблемы, отсутствующие при индивидуальных скрещиваниях и анализе наследования в семьях. Наиболее простыми являются следующие проблемы:

· Каким образом в популяциях сохраняются как доминантные, так и рецессивные аллели?

· Почему доминантные аллели не вытесняют рецессивные аллели?

Популяционная генетика пытается ответить на следующие вопросы, связанные с особенностями генофонда:

· сколь велико генетическое разнообразие в каждой популяции,

· каковы генетические различия между географически разделенными популяциями одного вида и между различными видами,

· как генофонд изменяется под действием окружающей среды,

· как генофонд преобразуется в ходе эволюции,

· как распространяются наследственные заболевания,

· насколько эффективно используется генофонд культурных растений и домашних животных.

Изучение этих вопросов позволяет решать проблемы экологии, демографии, эволюции и селекции.

Основные понятия популяционной генетики:

· соотношения Харди — Вайнберга.

Рассмотрим подробнее каждое из этих понятий популяционной генетики.

Частота генотипа - доля особей, имеющих данный генотип, среди всех особей популяции. Рассмотрим следующий пример.

Пусть изучаемый аутосомный ген имеет два аллеля: аллель А и аллель а. Предположим, что популяция состоит из N особей, часть которых имеет генотип Аа. Обозначим число этих особей N_Аа. Тогда частота этого генотипа (р_Аа) определяется как р_Аа = N_Аа /N. Пусть, например, популяция состоит из 10000 особей, среди которых имеются 500 особей с генотипом Аа. Тогда частота особей с генотипом Аа равна р_Аа = 500/10000 = 0,05, или 5%.

Частота аллеля - доля конкретного аллеля среди всех имеющихся в популяции аллелей изучаемого гена. Рассмотрим следующий пример.

Обозначим частоту аллеля A как p_А. Поскольку у гетерозиготной особи аллели разные, частота аллеля А равна сумме частоты гомозиготных (АА) и половине частот гетерозиготных (Аа) по этому аллелю особей. Так, например, если частоты генотипов АА, Аа и аа составляют 0,64, 0,32 и 0,04, соответственно, то частота аллеля А будет равна р_А = 0,64 + 0,5х0,32 = 0,8.

Соотношения Харди — Вайнберга.

Эти соотношения одновременно и независимо открыли английский математик Г.Харди и немецкий медик и статистик В.Вайнберг в 1908 году. Г. Харди открыл эти соотношения теоретически, а В.Вайнберг — из данных по наследованию признаков у человека. Они математически доказали, что в популяции со случайным скрещиванием, которая имеет бесконечную численность, изолирована от притока мигрантов м в которой темпы мутирования генов пренебрежимо малы и отбор отсутствует, частоты аллелей аутосомного гена одинаковы для самок и самцов и не меняются из поколения в поколение, а частоты гомо- и гетерозигот выражаются через частоты аллелей следующим образом:

P_ii = p_i 2 , P_ij = 2p_ip_j, где i и j – разные аллели аутосомного гена.

Эти уравнения и называется соотношениями Харди — Вайнберга.

Закономерности, выявленные Г.Харди и В.Вайнбергом, являются теоретической основой популяционной генетики.

Решение задач по популяционной генетике

Особи большинства видов не живут поодиночке, а образуют более или менее устойчивые группировки, сообща осваивая среду обитания. Такие группировки, если они самовоспроизводятся в поколениях, а не поддерживаются только за счет пришлых особей, называются популяциями.

Популяция является наименьшей формой существования вида, способной благодаря воспроизводству длительное время сохранять видовые признаки.

Одновременно популяция является наименьшей структурой, способной к эволюционному развитию и преобразованию в новый биологический вид.

К важнейшим критериям популяции относят следующие признаки:

· панмиксия – свободное скрещивание особей внутри популяции

· изоляция – обособленность особей популяции от других подобных совокупностей особей.

При наличии этих признаков можно утверждать, что исследователь имеет дело с реально существующей популяцией.

Для видов, размножающихся половым путем при перекрестном оплодотворении, существует следующее определение понятия “популяция”.

Популяция – это совокупность особей данного вида, в течение длительного времени (большого числа поколений) населяющих определенный ареал и имеющих возможность скрещиваться друг с другом, которая отделена от таких же соседних совокупностей одной из форм изоляции (пространственной, сезонной, физиологической или генетической).

Популяционная генетика – наука, изучающая генетические явления, происходящие в популяциях. Особи каждой популяции отличаются друг от друга, и каждая из них в чем-то уникальна. Многие из этих различий наследственные, или генетические, — они определяются генами и передаются от родителей к детям. Совокупность генов всех особей данной популяции называется генофондом популяции.

Популяционная генетика изучает генофонд популяции и его изменение в пространстве и времени.

Популяционная генетика охватывает последствия от множества свободных скрещиваний особей популяции, когда возникают новые проблемы, отсутствующие при индивидуальных скрещиваниях и анализе наследования в семьях. Наиболее простыми являются следующие проблемы:

· Каким образом в популяциях сохраняются как доминантные, так и рецессивные аллели?

· Почему доминантные аллели не вытесняют рецессивные аллели?

Популяционная генетика пытается ответить на следующие вопросы, связанные с особенностями генофонда:

· сколь велико генетическое разнообразие в каждой популяции,

· каковы генетические различия между географически разделенными популяциями одного вида и между различными видами,

· как генофонд изменяется под действием окружающей среды,

· как генофонд преобразуется в ходе эволюции,

· как распространяются наследственные заболевания,

· насколько эффективно используется генофонд культурных растений и домашних животных.

Изучение этих вопросов позволяет решать проблемы экологии, демографии, эволюции и селекции.

Основные понятия популяционной генетики:

· соотношения Харди — Вайнберга.

Рассмотрим подробнее каждое из этих понятий популяционной генетики.

Частота генотипа - доля особей, имеющих данный генотип, среди всех особей популяции. Рассмотрим следующий пример.

Пусть изучаемый аутосомный ген имеет два аллеля: аллель А и аллель а. Предположим, что популяция состоит из N особей, часть которых имеет генотип Аа. Обозначим число этих особей N_Аа. Тогда частота этого генотипа (р_Аа) определяется как р_Аа = N_Аа /N. Пусть, например, популяция состоит из 10000 особей, среди которых имеются 500 особей с генотипом Аа. Тогда частота особей с генотипом Аа равна р_Аа = 500/10000 = 0,05, или 5%.

Частота аллеля - доля конкретного аллеля среди всех имеющихся в популяции аллелей изучаемого гена. Рассмотрим следующий пример.

Обозначим частоту аллеля A как p_А. Поскольку у гетерозиготной особи аллели разные, частота аллеля А равна сумме частоты гомозиготных (АА) и половине частот гетерозиготных (Аа) по этому аллелю особей. Так, например, если частоты генотипов АА, Аа и аа составляют 0,64, 0,32 и 0,04, соответственно, то частота аллеля А будет равна р_А = 0,64 + 0,5х0,32 = 0,8.

Соотношения Харди — Вайнберга.

Эти соотношения одновременно и независимо открыли английский математик Г.Харди и немецкий медик и статистик В.Вайнберг в 1908 году. Г. Харди открыл эти соотношения теоретически, а В.Вайнберг — из данных по наследованию признаков у человека. Они математически доказали, что в популяции со случайным скрещиванием, которая имеет бесконечную численность, изолирована от притока мигрантов м в которой темпы мутирования генов пренебрежимо малы и отбор отсутствует, частоты аллелей аутосомного гена одинаковы для самок и самцов и не меняются из поколения в поколение, а частоты гомо- и гетерозигот выражаются через частоты аллелей следующим образом:

P_ii = p_i 2 , P_ij = 2p_ip_j, где i и j – разные аллели аутосомного гена.

Эти уравнения и называется соотношениями Харди — Вайнберга.

Закономерности, выявленные Г.Харди и В.Вайнбергом, являются теоретической основой популяционной генетики.

ПОПУЛЯЦИО́ННАЯ ГЕНЕ́ТИКА (ге­не­ти­ка по­пу­ля­ций), на­прав­ле­ние в ге­не­ти­ке, рас­смат­ри­ваю­щее про­цес­сы фор­ми­ро­ва­ния ге­не­тич. раз­но­об­ра­зия в по­пу­ля­ции и за­ко­но­мер­но­сти его из­ме­не­ния в ря­ду по­ко­ле­ний и в раз­ных час­тях ареа­ла. В за­да­чу П. г. вхо­дят как ис­сле­до­ва­ния при­род­ных и экс­пе­рим. по­пу­ля­ций, так и тео­ре­ти­че­ские. Пред­став­ле­ния об эле­мен­тар­ных фак­то­рах эво­лю­ции, раз­ра­бо­тан­ные в рам­ках П. г., со­ста­ви­ли ос­но­ву син­те­тич. тео­рии эво­лю­ции, объ­е­ди­нив­шей клас­сич. дар­ви­низм и ге­не­ти­ку. Ос­но­вы П. г. бы­ли за­ло­же­ны ис­сле­до­ва­ния­ми С. С. Чет­ве­ри­ко­ва , Р. Фи­ше­ра , Дж. Хол­дей­на и амер. ге­не­ти­ка С. Рай­та. Зна­ком­ст­во учё­ных с эво­лю­ци­он­но-ге­не­тич. пред­став­ле­ния­ми, сфор­ми­ро­вав­ши­ми­ся в Рос­сии к нач. 1930-х гг., со­стоя­лось в Ев­ро­пе бла­го­да­ря Н. В. Ти­мо­фее­ву -Ре­сов­ско­му, в США – Ф. Г. Добр­жан­ско­му . П. г. яв­ля­ет­ся тео­ре­тич. ос­но­вой управ­ле­ния при­род­ны­ми по­пу­ля­ция­ми, их мо­ни­то­рин­га и со­хра­не­ния. Дан­ные П. г. ис­поль­зу­ют при про­ве­де­нии гра­ниц эко­но­мич. тер­ри­то­рий мор. про­мыс­ла, раз­ра­бот­ке ме­то­дов борь­бы с па­ра­зи­та­ми и вре­ди­те­ля­ми, ус­та­нов­ле­нии сте­пе­ни род­ст­ва эт­но­сов, вос­ста­нов­ле­нии эво­лю­ци­он­ной ис­то­рии че­ло­ве­че­ст­ва. См. так­же ст. По­пу­ля­ция и лит. при ней.

Разбираемся с темой популяционной генетики: ее определение, для чего нужна, кто является основателем и главные этапы развития этого раздела биологии.

Что такое популяционная генетика

Это раздел генетики, который занимается изучением генофонда целых популяций и его изменений под влияний движущих сил эволюции, пытается объяснить различные процессы адаптации и формирования видов. Популяционная генетика является одной из важнейших составляющих синтетической теории эволюции.

Для чего нужна популяционная генетика

Необходимость изучения раздела строится на идее о том, что именно через популяционный уровень происходит генетическая преемственность поколений. А значит, что и такие важные биологические свойства, как численность, плодовитость, устойчивость к заболеваниям, тоже можно отслеживать и регулировать.

Существуют определенные механизмы, которые определяют генетически структуру популяций. Их можно разделить на две группы:

1. Поддерживающие равновесие. К ним относятся естественный отбор и дрейф генов. Естественный отбор — основной фактор эволюции, в результате которого поддерживается и увеличивается число тех особей, кто сумел приспособиться под новые условия. Дрейф генов — случайные изменения частот аллелей (различные формы одного и того же гена) и генотипов, происходящие в небольшой полиморфной популяции при смене поколений.
2. Нарушающие равновесие. Это мутагенез и поток генов. Мутагенез отвечает за процесс изменения в нуклеотидной последовательности ДНК, который в дальнейшем приводит к мутациям. Поток генов — это перенос аллелей генов из одной популяции в другую.

Кто является основателем метода исследования

На становление популяционной генетики повлияли Сьюэл Райт, Джон Холдейн, Рональд Фишер и Сергей Четвериков. Однако ключевые закономерности, определяющие частоты аллелей в популяции, были определены Годфри Харди и Вильгельмом Вайнбергом.

Закон Харди-Вайнберга гласит: в популяции бесконечно большого размера, в которой не действует естественный отбор, не идет мутационный процесс, нет обмена особями с другими популяциями, не осуществляется дрейф генов, а скрещивания случайны — частоты генотипов по какому-либо аллельному гену будут поддерживаться на одном уровне из поколения в поколение. Такое утверждение соответствует формуле:

\(p^2 + 2pq + q^2 = 1,\) где

\(p^2\) — доля гомозигота по одному из аллелей,

\(p\) — частота этого аллеля,

\(q^2\) — доля гомозигота по альтернативному аллелю,

\(q\) — частота соответствующего аллеля,

\(2pq\) — доля гетерозигот.

Этапы развития популяционной генетики

История становления этого раздела генетики состоит из четырех основных этапов, которые затрагивают определенные промежутки времени и имеют свое значение:

1. Вторая половина 1920-х — конец 1930-х годов. Период характеризуется накоплением информации о генетической гетерогенности популяций. Итогом стало появление представлений о полиморфизме (способность некоторых организмов существовать в состояниях с различной внутренней структурой или в разных внешних формах) популяций.
2. 1940-е - середина 1960-х годов. На этом этапе осуществляется изучение механизмов поддержания генетического полиморфизма популяций. Появляются представление о важности гетерозиса в становлении генетического полиморфизма.
3. Вторая половина 1960-х — конец 1970-х. Широко применяется белковый электрофорез для изучения полиморфизма популяций. Происходит формирование идей о нейтральном характере эволюции.
4. С конца 1970-х годов. Происходит смещение в сторону ДНК-технологий для изучения особенностей процессов, осуществляющихся в популяциях. Одним из важнейших моментов этого этапа является начало широкого применения вычислительной техники и специальных программ для анализа различных типов генетических данных.

Остались вопросы? Не справляешься с контрольной работой, курсовой или дипломом? Пиши специалистам ФениксХелп, они помогут разобраться с работой любой сложности.

Читайте также:

  
• Американский демократ купер кратко
  
• Индия и китай конфликт кратко
  
• Мария сергеевна боровиченко кратко
  
• Лекарственные свойства крапивы кратко для детей
  
• Синэкология это наука которая изучает кратко