Значение генетики для экологии кратко

Обновлено: 05.07.2024

Открытие явления индуцированного мутагенеза привело к обнаружению целого ряда факторов, веществ и агентов, способных изменять наследственный материал клеток. В соответствии с их природой их подразделяют на три класса мутагенов: физические, химические и биологические.

1. Физические мутагены. Основными мутагенами этого класса являются ионизирующие излучения, ультрафиолетовые лучи и повышенная температура. К группе ионизирующих излучений относят рентгеновы лучи, у-лучи и р-частицы, протоны, нейтроны и другие факторы. Ионизирующие излучения, проникая в клетки, на своем пути вырывают электроны из молекул, что приводит к образованию положительно заряженных ионов. Освободившиеся электроны присоединяются к другим молекулам, которые становятся отрицательно заряженными. Такие превращения в молекулах ДНК и кариотипе в итоге приводят к изменению функций генетичес­кого аппарата клеток, аберрациям хромосом и возникновению точковых мутаций. Ионизирующие облучения могут нарушить процессы деления в соматических клетках, вследствие чего возникают нарушения и злокачественные образования. Сильное облучение может вызвать смерть. Источником радиации могут быть, прежде всего, излучения, возникающие при взрывах атомных и водородных бомб.

2. Химические мутагены. Это вещества химической природы, способные индуцировать мутации. Выраженными му­тагенными свойствами обладают отдельные химические вещест­ва, используемые в промышленности и сельском хозяйстве. К наиболее сильным из них относят алкилирующие соединения (диметил- и диэтилсульфат, иприт и его производные) Сильно выраженным мутагенным эф­фектом обладают аналоги азотистых оснований и нуклеиновых кислот (аминопурин, кофеин и др.), акридиновые кра­сители (акридин желтый и оранжевый и др.), а также азотистая кислота, формаль­дегид, пероксиды, и т. д.

Мутагенным действием обладают пестициды, гербициды, ис­пользуемые в агрономии для борьбы с сорными растениями и вредными насекомыми. Мутации могут быть индуцированы ми­неральными удобрениями, прежде всего нитратами, которые превращаются сначала в нитриты, а затем в активные нитрозо-амины. Химические мутагены индуцируют как генные, так и хромо­сомные мутации.

3. Биологические мутагены. Простейшие живые организмы, вызывающие мутации у животных, составляют класс биологических мутагенов. К ним относятся вирусы, бактерии, а также гельминты, актиномицеты, растительные экстракты и др. Исследования показывают, что многие лекарственные пре­параты, используемые в медицине и ветеринарии (сульфанила­миды, производные тиазинового ряда, нитрофураны и др.), обла­дают мутагенными свойствами. Такой же эффект возможен вследствие использования антибиотиков, а также некоторых кор­мовых добавок и консервантов, особенно при их передозировке.

Для оценки частоты новых и старых возникших ранее (гене­тический груз) мутаций рекомендуется использовать

- цитогенетический метод – анализ характера и типа наследования на клеточном уровне

- анализ мономорфных систем белков

- учитывать частоту врожденных аномалий, спонтанных абортов и мертворождений

- соотношение полов в потомстве животных

44.

Микросателлиты (или простые короткие (тандемные) повторы) — варьирующие локусы в ядерной ДНК и ДНК органелл (митохондрий и пластид), Состоящие из повторяющихся фрагментов длиной от 1 до 6 пар нуклеотидов. Используются как молекулярные маркеры в определении родства, принадлежности к конкретной популяции, для исследования гибридизации. Также используются для поиска паралогов.

Гомологичные последовательности называют паралогичными, если к их разделению привело удвоение гена: если в пределах одного организма в результате хромосомной мутации произошло удвоение гена, то его копии называют паралогами.

45.

Принципы и методы.

- Путем заражения животного бактериями болезни или яйцами паразитов с последующим выведением поколений с устойчивостью к болезни.

- Возможна без заражения, если известны косвенные признаки (маркеры), указывающие на устойчивость или восприимчивость животного к болезни.

Устойчивость к пуллурозу(тиф) – поражение кишечника, паренхиматозных органов у молодняка и яичников у взрослой птицы.

Искусственное заражение кур двух линий породы белый леггорн. Цыплят заражали возбудителем с последующим выяснение процента выживаемости и дальнейшем его повышении.

Хатт. Повышал температуру тела при вылуплении до температуры тела взрослой птицы. Наиболее устойчивы те, у кот. Температура тела повышается быстро.

К эймериозу(кокцидиозу) – тем же методом заражением ооцистами.

Порода все таже – белый леггорн.

46.

Кариотип КРС – 60 хромосом

Транслокации между 1 и 29 аутосомами. Снижает плодовитость крс, снижает молочную продуктивность, поэтому их раньше выбраковывают. У гетерозисных носителей образ гаметы с несбалансированным набором хромосом. Немецкая черно-пестрая в Германии. Симментальской(Россия Венгрия, Германия, Швейцария.). Шароле(Франц.), Лимузин (Франц., Англия.)

25\27 – снижает плодовитость (Альпийский скот)

1\29 – снижает плодовитость (Симментальская, Серая Альпийская)

47.

Кариотип свиньи – 38 хромосом.

Реципрокные транслокации – снижают плодовитость (гибель эмбриона), продуктивные качества (прирост массы, признаки мясистости)

Причина – нарушение мейоза.

Реципрокная транслокация Т в гетерозисном состоянии. Гетерозисных хряков скрестили с 10 норм. Свинками. 14 – нормальный сбалансированный набор хромосом. 11 – сбалансированный, но гетерозиготный по транслокации, 11 – несбалансированный(с изменением числа хромосом – трисомия, моносомия)

Шведская Йоркширская порода свиней.

48.

1. спаривание проверяемого производителя с аномальными самками (анализирующее крещивание)

2. спаривание проверяемого производителя с самками, о которых известно, что они являются гетерозиготными носителями мутантного гена.

3. спариванием проверяемого производителя с собственными дочерями (инцест-тест)

4. спариванием с дочерями известных гетерозиготных производителей

5. спариванием производителя с самками неизвестного генотипа

49.

Гены-модификаторы – не имеют собственного влияния на признак, однако изменяют действие др генов из неаллельных пар, тем самым вызывая модификаторы (изменения) простых признаков. 9:3:4 (F2).

Формирование у жив. Резистентности к инфекционным болезням. (скот герефордской породы имеет белую голову, в содержании пастбищных условиях с сильным солнечным воздействием болеют раком глаз. При усиленной пегментации частота заболевания уменьшается.)

50.

Ионизирующее излучение, ультрафиолетовые лучи и повышенная температура.

В результате облучения. Образ. Свободные радикалы водорода (Н) и гидроксила (ОН), которые дают новые соединения в том числе и пероксид водорода (Н2О2) Такие превращения в молекулах ДНК и кариотипе в итоге приводят к изменению функций ген. Аппарата клеток, абберациям хромосом и возникновению точковых мутаций. Под действие ионизирующих излучений чаще всего возникают структурные перестройки хромосом и реже- генные мутации. (часть облученных половых клеток оказывается нежизнеспособны и с умеренными нарушениями. Облучали морских свинок и домашних свиней.) Ионизирующие облучения могут нарушить процессы деления в соматических клетках, возникают нарушения и злокачественные образования. Сильное облучение может вызвать смерть.

Источники – взрывы атомных и водородных бомб (излучения)

Химические мутагены. Алкилирующие соединения ( диметилсульфат, фотрин, фосмедин) Азотистая к-та. Пестициды, гербицыды. Минеральные удобрения – нитраты.

Особенность – передача и аккумуляция при делении клеток в последующей генерации, более высокая частота индуцирования генных мутаций, чем аббераций хромосом. Хим. Мутагены дают широкий спектр видимых хромосомных аббераций.

51.

Цитогенетический анализ – позволяет выявлять как числовые, так и структурные мутации кариотипа, снижающие жизнеспособность, плодовитость, продуктивность и племенную ценность животных.

Эффективная профилактика вредных последствий хромосомных и геномных мутаций может быть выявлена отбором на станциях по искусственному осеменению производителей без нарушений в кариотипе. Выбраковка мутантных производителей или их спермы – способ профилактики дальнейшего увеличения частоты транслокаций в породе, метод повышения выхода телят, производства мяса и молока в хозяйствах.

Экологическая генетика — это область знания, изучающая взаимовлияние генетических процессов и экологических отношений. Как раздел генетики эта наука опирается на методологию генетического анализа и использует весь методический арсенал экологии. Впервые ее принципы сформулировал в 1960-х годах Эдмунд Бриско Форд как о генетике популяций в естественных условиях.

Генетические подходы

Генетические подходы в экологической генетике базируются на двоедности методологии генетического анализа, оперирует понятиями наследственности и изменчивости. Прежде всего наследственность — это свойство сходства родственных организмов, их способность передавать определенные признаки из поколения в поколение. При этом в качестве признаков могут быть наличие или отсутствие органов, их число, размер, цвет; способность проводить те или иные биохимические реакции; свойства нервной системы, тип поведения. Генетический анализ раскрывает гены, контролирующие все это разнообразие признаков, изучает их наследования и локализацию в геноме.

Экологические отношения

Синэкология исследует как отношения между организмами одного вида, так и отношения между организмами различных видов, объединяемых в экосистемы. Чаще всего эти отношения основываются на взаимозависимости различных видов, составляющих различных этапов пищевых цепей. Знание пищевых цепей в природе необходимо для прогнозирования последствий любых воздействий на экосистемы.

Аутэкология рассматривает отношения живых существ с факторами окружающей среды преимущественно абиотической происхождения. При этом подобные абиотические факторы могут быть естественными, с которыми живые организмы сталкивались неоднократно в ходе эволюции. Это различные температурные воздействия, земное притяжение, различные виды излучений — от видимой части спектра в рентгеновских лучей.

Генетически активные факторы

Также существенную роль играют антропогенные факторы, то есть те, которые связаны с деятельностью человека. Загрязнение окружающей среды опасно не только сейчас живет поколению, но часто представляет опасность для будущих поколений, поскольку многие загрязнителей мутагенами (генетически активными). Выявление и устранение генетически активных факторов из среды обитания человека — задача генетической токсикологии, которая представляет собой раздел экологической генетики.

Генетически активные факторы делятся на физические, химические и биологические. К физическим факторам относятся температура, ионизирующая радиация, ультрафиолетовый свет, высокочастотное электромагнитное излучение, ультразвук.

Химические генетически активные факторы — это любые вещества, которые прямо или косвенно нарушают структуру и воспроизведения молекул ДНК. Выхлопные газы автотранспорта и выбросы в атмосферу производственных предприятий содержат алкилирующие соединения (радиомиметикы), органические соединения ртути, полициклические углеводороды, имеющих генетическую активность. Многие химические соединения сами по себе не проявляют генетической активности, но их легко активируют внутриклеточные метаболиты, а иногда соединения, находящиеся в окружающей среде.

Экологическая генетика — раздел науки, изучающий генетические аспекты взаимодействия организмов, а также изменения организмов под воздействием среды обитания (экологических факторов), исследующая взаимовлияние генетических процессов и экологических отношений. [1]

Взаимосвязанные дисциплины

Экологическая генетика включает в себя такие направления исследований, как токсикогенетика, фармакогенетика, фармакогеномика.

Примечания

Литература

  • Добавить иллюстрации.
  • Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
  • Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
  • Викифицировать список литературы, используя шаблон > , и проставить ISBN.
  • Экология
  • Генетика
  • Популяционная генетика

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Экологическая генетика" в других словарях:

экологическая генетика — Раздел генетики, исследующий процессы взаимодействия генетических факторов и факторов внешней среды (экологических факторов), т.е. роль внешних условий в формировании фенотипа данным генотипом. [Арефьев В.А., Лисовенко Л.А. Англо русский толковый … Справочник технического переводчика

экологическая генетика — ecological genetics, genecology экологическая генетика. Pаздел генетики, исследующий процессы взаимодействия генетических факторов и факторов внешней среды (экологических факторов), т.е. роль внешних условий в формировании фенотипа данным… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

экологическая генетика — ekologinė genetika statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Mokslas, tiriantis organizmų sąveiką su aplinka ir tarpusavio ryšius genų ir chromosomų veiklos, jų kintamumo ir pasiskirstymo populiacijoje dėsningumų atžvilgiu.… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

экологическая генетика — ekologinė genetika statusas T sritis augalininkystė apibrėžtis Genetikos šaka, kurios objektą sudaro paveldima organizmų reakcija į aplinkos sąlygas ir genotipo santykiai su aplinka. atitikmenys: angl. ecological genetics rus. экологическая… … Žemės ūkio augalų selekcijos ir sėklininkystės terminų žodynas

Генетика — Фрагмент ДНК Генетика (от греч. γενητως … Википедия

Генетика — I Генетика (греч. genētikos относящийся к происхождению) наука о наследственности и изменчивости организмов. Термин предложен в 1906 г. английским биологом Бейтсоном (W. Bateson). Способность организма обеспечивать в ряду поколений… … Медицинская энциклопедия

экологическая изоляция — Форма прекопулятивной репродуктивной изоляции, основанная на несовпадении у близких видов экологических условий размножения, приводящем к сдвигу во времени его сроков: ведущими факторами, определяющими сроки размножения (и, соответственно,… … Справочник технического переводчика

Экологическая валидность (ecological validity) — Э. в. имеет отношение к тому факту, что организм в силу своих наследственных или приобретенных особенностей подготовлен к демонстрации различных форм поведения в разных контекстах или средах. Действия организма оказываются успешными в одно время… … Психологическая энциклопедия

Популяционная генетика — Популяционная генетика, или генетика популяций раздел генетики, изучающий распределение частот аллелей и их изменение под влиянием движущих сил эволюции: мутагенеза, естественного отбора, дрейфа генов и миграция. Она также принимает во внимание… … Википедия

ЖУЧЕНКО АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ — Годы жизни: 25.09.1935 01.06.2013 Род. в г. Ессентуки Ставропольского края. Окончил Высший сельскохозяйственный институт им. В. Комарова, Болгария (1960). Доктор биологических наук (1974), профессор (1976), академик ВАСХНИЛ (1985), академик РАН… … Биографическая энциклопедия РАСХН, ВАСХНИЛ


Ключевые слова: экогенетика, экологические факторы, экогенетические болезни.

Человек является неотъемлемой частью живой природы взаимодействуя с ней различными способами. Мы остановимся на конкретном влиянии окружающей среды на человека, на его генетический аппарат. Обратимся к термину.

Экологическая генетика — это дисциплина, исследующая взаимодействие генетических процессов и экологических отношений (Инге-Вечтомов С. Г., 1998).

Она изучает влияние различных экологических факторов на наследственность животных, устойчивость к заболеваниям, сопряженную эволюцию микро-и макроорганизмов, генетическую обусловленность накопление или выведение из организма вредных веществ.

В настоящее время экологическая генетика сформировалась как синтетическое научное направление, вобравшее в себя закономерности и постулаты двух базовых фундаментальных дисциплин –экологии и генетики [1].

Выделяют два основных направления экогенетических исследований.

– генетическую предопределенность экологических отношений;

– воздействие экологических факторов на генетические процессы (в первую очередь, мутагенез) [2].

Методы диагностики и профилактики, используемые в экогенетике

Методы экологической генетики

Генетические методы

Составлении и анализе родословных, прослеживание болезни в ряду поколений.

Сравнение однояйцевых близнецов с одинаковым генотипом позволяет судить об относительном значении наследственности и среды.

Составление карт распространения генов, определяющих развитие нормальных признаков и наследственных болезней.

Анализ генов, что позволяет выявлять нарушения или мутации.

Биохимические методы

Массовый биохимический скрининг

Взятие проб на исследование патологических процессов.

Количественное определение метаболитов, их кинетики и накопления.

Токсикологические методы

Исследование взаимодействия токсикантов при их непосредственном контакте с белками, ДНК или РНК

Исследования на изолированных культурах клеток или тканей

Осуществляются вне живого организма с использованием модели культуры животного или человеческого происхождения.

Фармакологические методы

Исследования лекарственных средств

Действие лекарств на человека

Экогенетические реакции или болезни представляют собой патологические состояния, возникающие как результат проявления конкретных аллелей гена или изменения экспрессии при влиянии на организм определенных факторов среды.

Предмет экогенетики человека — изучение индивидуальных генотипических особенностей метаболизма химических веществ, реакций на физические факторы, обусловленные многочисленными вариантами ферментных систем, транспортных белков, антигенов и рецепторов клеток человека [3].

Экогенетические болезни могут быть обусловлены редкими мутантными аллелями генов или полиморфными системами. Могут контролироваться одним геном или несколькими. Соответственно характер распределения данных реакций в потомстве будет соответствовать моно или полигенным моделям наследования. В то же время для проявления патологического ответа необходимо воздействие конкретного средового фактора на данный индивид [4].

Факторы окружающей среды

Физические факторы

Химические факторы

Биологические факторы

Климат, Ультрафиолетовое излучение.

Чужеродные и собственные измененные антигены.

Мутациях в нескольких генных локусах (не менее 4 типов),контролирующих процессы репарации ДНК что приводит к нарушению процессов репарации ДНК до нормы после повреждения их ультрафиолетовыми лучами

Синтез фермента антитрипсина. кодируется геном расположенным в 14 хромосоме. Отмечается значительный популяционный полиморфизм этого белка (около 70 аллелей), Гомозиготы склонны к развитию хронических заболеваний легких, в том числе энфиземы

Генетическая природа иммунитета и разная степень его выраженности у индивидов является общебиологической закономерностью, обусловленной генетическим полиморфизмом реакций на действие внешних биологических факторов

(1: 5–500 тысяч) аутосомно-рецессивного типа наследования, высокая чувствительность кожи человека к действию солнечного света

Недостаточность фермента — антитрипсина, мощного антипротеиназным фермента, участвующим в дезактивации эластаз, Наследственный дефицит этого фермента привод к разрушению межальвеолярных перегородок легких

Гемоглобинопатия и энзимопатии Именно устойчивость лиц с дефектом глюкозо-6-фосфат — дегидрогеназы и гемоглобинопатиями к малярийному плазмодию позволило широкому распространению соответствующих мутаций в ареалах с высокой заболеваемостью малярией.

Профилактика направлена на создание оптимальной среды для каждого человека (пища, лекарства, работа), чтобы исключить появление фактора, способного привести в действие механизм развития экогенетической болезни.

– При предрасположенности к тромбоэмболии, регулярный прием малых доз аспирина значительно снижает риск тромбозов.

– Лечить болезни на ранней стадии.

– Наличие генетической предрасположенности к определенному заболеванию может повлиять на схему лечения [5].

Подводя итоги, мы можем сказать, что экогенетика — это научная основа для реализации благоприятной среды, с которой можно взаимодействовать, зная, что есть методы прогнозирования болезней и способы лечения их. Подбирая условия проживания на земле, исключая источники заболеваний, введение здорового образа жизни, приведет к счастливой ее продолжительности.

Читайте также: