Закономерности наследования сцепленных генов 2020 год

Закономерности наследования Законы г. Менделя

Любой организм обладает многими наследственными признаками. Наследование каждого из них Мендель предложил изучать независимо от того, как наследуются другие. Многочисленные эксперименты, выполненные на горохе (это растение является самоопылителем и имеет множество форм с хорошо отличимыми (альтернативными) признаками), позволили ему сформулировать следующие закономерности:

Правило единообразия гибридов первого поколения. Суть этого правила заключается в том, что при скрещивании организмов с доминантными (подавляющими, преобладающими) и рецессивными (подавляемыми) признаками, в первом поколении появляются особи с внешним проявлением доминантных признаков.

Правило расщепления гибридов второго поколенияпроявляется в том, что при скрещивании гибридов первого поколения у потомства проявляются доминантные и рецессивные признаки. Закономерность в распределении доминантных и рецессивных признаков у гибридов находится в кратком отношении 3:1. Мендель назвал это правилом расщепления.

Гипотеза чистоты гамет. Для объединения явления единообразия гибридов первого поколения и расщепления признаков у гибридов второго поколения Г. Мендель предположил, что развитие любого признака организма определяется соответствующим ему наследственным фактором, доминантным или рецессивным. При образовании гамет (половых клеток) каждая из них может получить доминантный или рецессивный фактор (через него и признак). В зависимости от сочетания гамет формируются признаки нового организма. Мендель не связывал наследственные факторы и процессы их распределения при образовании гамет с какими-либо конкретными материальными структурами клетки и процессами клеточного деления. Однако последующее развитие генетики показало, что в гипотезе чистоты гамет задолго до создания хромосомной теории наследственности было предугадано существование генов и механизма мейоза.

Правило независимого комбинирования признаковформулируется так: «Расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других пар признаков». Это правило было установлено при анализе распределения признаков у потомства, когда скрещивались организмы, отличающиеся двумя и более парами доминантных и рецессивных признаков.

При дигибридном скрещивании (по двум признакам) в случае полного доминирования внешнее (фенотипическое) проявление было в отношении 9:3 и 3:1, то есть числовые отношения распределения по фенотипам, различающихся по двум аллелям(гены одной пары признаков, находящиеся в одинаковых участках гомологичных хромосом), являются результатом произведения числовых отношений по каждой из аллельных пар: (3:1)*(3:1) = 9:3:3:1. Это положение верно для любого числа аллелей.

Следовательно, гены различных аллельных пар и определяемые ими признаки передаются во всех возможных сочетаниях.

Эти правила объясняют общие закономерности наследования признаков. Они широко используются в различных направлениях генетических исследований, в том числе и в селекционной работе.

Наследование при взаимодействии генов

Правильность установленных Г. Менделем закономерностей наследования была подтверждена после 1900 г. в многочисленных опытах, выполненных на растениях и животных. В тоже время было выяснено, что полученные Г. Менделем определенные числовые отношения при расщеплении в потомстве гибридов верны во всех случаях, когда каждый ген определяет развитие одного наследственного признака. При этом было накоплено много фактов, указывающих на то, что взаимоотношения между генами и признаками, которые они определяют, носят более сложный и многообразный характер. Поэтому было выдвинуто положение о сложной связи и взаимодействии генов в системе генотипа при развитии любого признака организма, Были описаны следующие явления:

Плейотропия– влияние одного гена на развитие двух и большего числа признаков (множественное, или плейотронное действие).

Аллельное и неаллельное взаимодействие генов. Аллельные взаимодействия генов – неполное доминирование и полное доминирование. Взаимодействие неаллельных генов проявляется в четырех основных формах:комплементарности,эпистаза,полимерииимодифицирующего действия генов:

– комплементарное (дополнительное) действие наблюдается в случаях, когда неаллельные гены раздельно не проявляют своего действия, но при одновременном присутствии в генотипе обуславливают развитие нового признака. При этом признак развивается в результате взаимодействия двух ферментов, образуемых под контролем двух неаллельных генов. Примерами таких эффектов могут быть наследование окраски шерсти у мышей, окраски луковиц у лука, формы плода у тыквы и т. д.;

– эпистаз – подавление (ингибирование) действия одной аллельной пары генов другой, неаллельной им пары. При эпистазе фермент, образующийся под контролем одного гена, полностью подавляет или нейтрализует действия фермента, контролируемого другим геном. Этот эффект можно наблюдать, например, при наследовании окраски зерна у овса;

– полимерия проявляется во взаимодействии неаллельных генов. По типу полимерии наследуются такие важные хозяйственно-полезные признаки, как высота растений, продолжительность вегетативного периода, количество белка в зерне, содержание витаминов в плодах и т. д.;

– действие генов-модификаторов проявляется в том, что наряду с генами “основного” действия, названными К. Мазером олигогенами, на развитие любого признака оказывают действия другие гены, влияние которых не всегда удается установить. Эти гены не определяют какую-либо конкретную реакцию или развитие признака, но способны усиливать (усилители) или ослаблять (ингибиторы, супрессоры), то есть модифицировать проявление действия “основных”, или главных, генов.

Любые гены в организме в одно и тоже время могут быть генами “главного действия” по одним признакам и генами-модификаторами – по другим.

Законы Г.Менделя. Сцепленное наследование. Нарушение сцепления

Читайте также:

  1. I. Общие законы.
  2. IX.- законы де Моргана.
  3. VI.- законы коммутативности (переместительности).
  4. XIII.- законы склеивания.
  5. Административная ответственность за нарушение валютного законодательства
  6. Административная ответственность за нарушение таможенных правил
  7. Административное правонарушение
  8. Административное правонарушение и административная ответственность
  9. Анемии, обусловленные нарушением синтеза и утилизации порфиринов
  10. В машинной арифметике законы коммутативности (переместительный) и дистрибутивности (распределительный) не всегда соблюдаются.
  11. Введение. Основные химические законы. Квантовомеханическая модель атома.
  12. Виды ответственности за нарушение по охране труда.
Читать еще:  Наследование внуками вместо умершего отца 2020 год

Законы Г.Менделя. Сцепленное наследование. Генетика пола. Генетика крови. Взаимодействие генов. Хромосомная теория наследственности.

Тема 4.1 Закономерности наследственности

Генетика – наука, изучающая наследственность и изменчивость организмов.

Наследственность – способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки (особенности строения, функции, развития). Изменчивость – способность организмов приобретать новые признаки. Наследственность и изменчивость – два противоположных, но взаимосвязанных свойства организма.

Грегор Мендель скрестил растения гороха с желтыми семенами и растения гороха с зелеными семенами. И те, и другие были чистыми линиями, то есть гомозиготами.

Первый закон Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения (закон доминирования): при скрещивании чистых линий у всех гибридов первого поколения проявляется один признак (доминантный).

Второй закон Менделя – закон расщепления признаков: гибриды первого поколения при их скрещивании расщепляются в определенном числовом соотношении: особи с рецессивным проявлением признака составляют 1/4 часть от общего числа потомков.

Расщепление– явление, при котором скрещивание гетерозиготных особей приводит к образованию потомства, часть которого несет доминантный признак, а часть рецессивный. В случае моногибридного скрещивания это соотношение выглядит следующим образом: 1АА:2Аа:1аа, то есть 3:1 (в случае полного доминирования) или 1:2:1 (при неполном доминировании). В случае дигибридного скрещивания – 9:3:3:1 или (3:1) 2 . При полигибридном – (3:1) n .

Неполное доминирование. Доминантный ген не всегда полностью подавляет рецессивный ген. Такое явление называется неполным доминированием.

Статистический характер явлений расщепления. Из гипотезы чистоты гамет следует, что закон расщепления есть результат случайного сочетания гамет, несущих разные гены. При случайном характере соединения гамет общий результат оказывается закономерным. Отсюда следует, что при моногибридном скрещивании отношение 3:1 (в случае полного доминирования) или 1:2:1 (при неполном доминировании) следует рассматривать как закономерность, основанную на статистических явлениях. Это касается и случая полигибридного скрещивания. Точное выполнение числовых соотношений при расщеплении возможно лишь при большом количестве изучаемых гибридных особей. Таким образом, законы генетики носят статистический характер.

Г. Мендель провел дигибридное скрещивание растений гороха с желтыми и гладкими семенами и растений гороха с зелеными и морщинистыми семенами (и те, и другие чистые линии), а затем скрестил их потомков. В результате им было установлено, что каждая пара признаков при расщеплении в потомстве ведет себя так же, как при моногибридном скрещивании (расщепляется).

Третий закон Менделя – закон независимого комбинирования (наследования) признаков: расщепление по каждому признаку идет независимо от других признаков.

Цитологической основой независимого комбинирования является случайный характер расхождения гомологичных хромосом каждой пары к разным полюсам клетки в процессе мейоза независимо от других пар гомологичных хромосом. Этот закон справедлив только в том случае, когда гены, отвечающие за развитие разных признаков, находятся в разных хромосомах. Исключения составляют случаи сцепленного наследования.

Развитие генетики показало, что не все признаки наследуются в соответствии с законами Менделя. Так, закон независимого наследования генов справедлив только для генов, расположенных в разных хромосомах.

Закономерности сцепленного наследования генов были изучены Т.Х. Морганом и его учениками в начале 20-х годов XX века. Объектом их исследований являлась плодовая мушка дрозофила (срок ее жизни невелик, и за год можно получить несколько десятков поколений, ее кариотип составляют всего четыре пары хромосом).

Закон Моргана Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются преимущественно вместе.

Гены, лежащие в одной хромосоме называются сцепленными. Все гены одной хромосомы называются группой сцепления.

В некотором проценте случаев сцепление может нарушаться. Причина нарушения сцепления – кроссинговер (перекрест хромосом) – обмен участками хромосом в профазе I мейотического деления. Кроссинговер приводит к генетической рекомбинации. Чем дальше друг от друга расположены гены, тем чаще между ними происходит кроссинговер. На этом явлении основано построение генетических карт – определение последовательности расположения генов в хромосоме и примерного расстояния между ними.

Генетика пола.Хромосомы, одинаковые у обоих полов, называются аутосомами. Хромосомы, по которым, мужской и женский пол отличаются друг от друга, называются половыми, или гетерохромосомами. В клетке человека содержится 46 хромосом или 23 пары: 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом. Половые хромосомы обозначают как Х- и Y-хромосомы. Женщины имеют две Х-хромосомы, а мужчины одну X- и одну Y-хромосому.

Существует 5 типов хромосомного определения пола:

1) ♀ XX, ♂ ХУ – характерен для млекопитающих (в том числе и для человека), червей, ракообразных, большинства насекомых (в том числе для дрозофил), большинства земноводных, некоторых рыб.

2) ♀ ХУ, ♂ XX – характерен для птиц, пресмыкающихся, некоторых земноводных и рыб, некоторых насекомых (чешуекрылые).

3) ♀ XX, ♂ Х0 – (0 обозначает отсутствие хромосом) встречается у некоторых насекомых (прямокрылые).

4) ♀ ХО, ♂ XX – встречается у некоторых насекомых (равнокрылые).

5) гаплодиплоидный тип (♀ 2n, ♂ n) встречается, например, у пчел и муравьев: самцы развиваются из неоплодотворенных гаплоидных яйцеклеток (партеногенез), самки – из оплодотворенных диплоидных.

Наследование признаков, гены которых находятся в Х- и Y-хромосомах, называют наследованием, сцепленным с полом. В половых хромосомах могут находиться гены, не имеющие отношения к развитию половых признаков.

При сочетании XY большинство генов, находящихся в Х-хромосоме, не имеют аллельной пары в Y-хромосоме. Так же гены, расположенные в Y-хромосоме, не имеют аллелей в Х-хромосоме. Такие организмы называются гемизиготными. В этом случае проявляется рецессивный ген, имеющийся в генотипе в единственном числе. Так X-хромосома может содержать ген, вызывающий гемофилию (пониженную свертываемость крови). Тогда все мужские особи, получившие эту хромосому, будут страдать этим заболеванием, так как Y-хромосома не содержит доминантного аллеля.

Читать еще:  Бланк завещательного распоряжения 2020 год

Генетика крови.По системе АВО у человека 4 группы крови. Группа крови определяется геном I. У человека группу крови обеспечивают три гена I А , I в , I°. Два первых кодоминантны по отношению друг к другу и оба доминантны по отношению к третьему. В результате у человека по генетике 6 групп крови, а по физиологии – 4.

I группа II группа А I o I o I А I А I А I О Гомозигота Гомозигота Гетерозигота
III группа В I В I В I В I 0 Гомозигота Гетерозигота
IV группа АВ I А I В Гетерозигота

Кроме того, кровь разных людей может отличаться резус-фактором. Кровь может иметь положительный резус-фактор (Rh + ) или отрицательный резус-фактор (Rh — ). Резус-фактор крови определяет ген R. R + дает информацию о выработке белка (резус положительный белок), а ген R — – не дает. Первый ген доминирует над вторым. Если Rh + кровь перелить человеку с Rh — кровью, то у него образуются специфические агглютинины, и повторное введение такой крови вызовет агглютинацию. Когда у Rh — женщины развивается плод, унаследовавший у отца положительный резус, может возникнуть резус-конфликт.

Взаимодействие генов.Генотип – это не просто механический набор генов. Это исторически сложившаяся система из взаимодействующих между собой генов. Точнее, взаимодействуют не сами гены (участки молекул ДНК), а образуемые на их основе продукты (РНК и белки). Взаимодействовать могут как аллельные гены, так и неаллельные.

Различают 3 формы взаимодействия аллельных генов: полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование.

Полное доминирование – явление, когда доминантный ген полностью подавляет работу рецессивного гена, в результате чего развивается доминантный признак.

Неполное доминирование – явление, когда доминантный ген не полностью подавляет работу рецессивного гена, в результате чего развивается промежуточный признак.

Кодоминирование (независимое проявление) – явление, когда в формировании признака у гетерозиготного организма участвуют обе аллели. У человека серией множественных аллелей представлен ген, определяющий группу крови. При этом гены, обусловливающие группы крови А и В, являются кодоминантными по отношению друг к другу и оба доминантны по отношению к гену, определяющему группу крови 0.

Различают 4 формы взаимодействия неаллельных генов: кооперация, комплементарность, эпистаз и полимерия.

Кооперация – явление, когда при взаимном действии двух доминантных неаллельных генов, каждый из которых имеет свое собственное фенотипическое проявление, происходит формирование нового признака.

Комплементарность – явление, когда признак развивается только при взаимном действии двух доминантных неаллельных генов, каждый из которых в отдельности не вызывает развитие признака.

Эпистаз – явление, когда один ген (как доминантный, так и рецессивный) подавляет действие другого (неаллельного) гена (как доминантного, так и рецессивного). Ген-подавитель (супрессор) может быть доминантным (доминантный эпистаз) или рецессивным (рецессивный эпистаз).

Полимерия – явление, когда несколько неаллельных доминантных генов отвечают за сходное воздействие на развитие одного и того же признака. Чем больше таких генов присутствуют в генотипе, тем ярче проявляется признак. Явление полимерии наблюдается при наследовании количественных признаков (цвет кожи, вес тела, удойность коров).

В противоположность полимерии наблюдается такое явление, как плейотропия – множественное действие гена, когда один ген отвечает за развитие нескольких признаков.

| следующая лекция ==>
Пластический обмен. Фотосинтез | Виды изменчивости. Мутагенные факторы. Основные методы генетики. Селекция

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 3727 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Биология

Закон независимого распределения признаков (третий закон Менделя) нарушается в случае, если гены, определяющие разные признаки, находятся в одной хромосоме. Такие гены обычно наследуются совместно, т. е. наблюдается сцепленное наследование. Явление сцепленного наследования было изучено Томасом Морганом и его сотрудниками и поэтому носит название закона Моргана.

Закон Т. Моргана можно сформулировать следующим образом: гены, находящиеся в одной хромосоме, образуют группу сцепления и часто наследуются совместно, при этом частота совместного наследования зависит от расстояния между генами (чем ближе, тем чаще).

Причиной, по которой сцепленное наследование нарушается, является кроссинговер, протекающий в мейозе при конъюгации хромосом. При этом гомологичные хромосомы обмениваются своими участками, и таким образом ранее сцепленные гены могут оказаться в разных гомологичных хромосомах, что обуславливает независимое распределение признаков.

Например, ген A сцеплен с геном B (AB), в гомологичной хромосоме находятся рецессивные аллели соответствующих генов (ab). Если в процессе кроссинговера гомологичные хромосомы почти никогда не обмениваются участками так, что один ген переходит в другую хромосому, а другой остается в прежней, то такой организм образует гаметы только двух типов: AB (50%) и ab (50%). Если же обмен соответствующими участками происходит, то какой-то процент гамет будет содержать гены Ab и aB. Обычно их процент меньше, чем при независимом распределении генов (когда A и B находятся в разных хромосомах). Если при независимом распределении всех типов гамет (AB, ab, Ab, aB) будет по 25%, то в случае сцепленного наследования гамет Ab и aB будет меньше. Чем их меньше, тем ближе гены расположены друг к другу в хромосоме.

Особо выделяют сцепленное с полом наследование, когда исследуемый ген находится в половой (обычно X) хромосоме. В данном случае изучается наследование одного признака, а вторым выступает пол. Если наследуемый признак сцеплен с полом, то он по-разному наследуется при реципрокных скрещиваниях (когда признаком сначала обладает родитель женского пола, потом мужского).

Если мать обладает генотипом aa, а у отца проявляется доминантный признак (точно есть один ген A), то в случае сцепления с полом все дочери будут иметь доминантный признак (в любом случае получат от отца его единственную X-хромосому, а все сыновья — рецессивный (от отца достается Y-хромосома, в которой нет соответствующего гена, а от матери — в любом случае ген a). Если бы признак не был сцеплен с полом, то среди обоих полов детей могли быть обладатели доминантного признака.

Читать еще:  Особенности наследования по завещанию 2020 год

Когда исследуемые гены сцеплены в аутосоме, то такое сцепление называют аутосомным. Сцепление называют полным, если родительские комбинации аллелей не нарушаются из поколение в поколение. Такое бывает очень редко. Обычно наблюдается неполное сцепленое наследование, которое нарушает как третий закон Менделя, так и закон Моргана (в его сокращенной формулировке: гены, находящиеся в одной хромосоме наследуются совместно).

Гены в хромосоме расположены линейно. Расстояние между ними измеряется в сантиморганах (сМ). 1 сМ соответствует наличию 1% кроссоверных гамет. Проводя различные скрещивания и статистически анализируя потомков, ученые выявляют сцепленные гены, а также расстояние между ними. На основе полученных данных строятся генетические карты, в которых отражается локализация генов в хромосомах.

Закономерности наследования сцепленных признаков. Опыты Моргана. Хромосомная теория наследственности.

Согласно III закону Менделя, наследование по каждой паре признаков идет независимо друг от друга. Но этот закон справедлив лишь для случая, когда неаллельные гены расположены в негомологичных хромосомах (одна пара генов – в одной паре гомологичных хромосом, другая – в другой). Однако генов гораздо больше, чем хромосом, следовательно, в одной паре гомологичных хромосом всегда находится более одной пары генов (их может быть несколько тысяч). Как же наследуются признаки, гены которых находятся в одной хромосоме или в одной паре гомологичных хромосом? Такие признаки принято называть «сцепленными».

Термин «сцепленные признаки» был введен американским ученым Томасом Морганом. Он вместе со своими учениками изучил закономерности наследования сцепленных признаков. За эти исследования Т. Моргану была присуждена Нобелевская премия.

В качестве объекта своих исследований Т. Морган выбрал плодовую мушку дрозофилу. Выбор оказался очень удачным ввиду следующих положительных качеств дрозофилы:

· легко культивируется в лаборатории;

· имеет высокую плодовитость (откладывает до 100 яиц);

· короткий период развития – продолжительность цикла развития от яйца до половозрелой особи составляет две недели (в году 24 поколения!);

· небольшое число хромосом (четыре пары), четко отличающихся по строению.

В настоящее время дрозофила является незаменимым объектом генетических исследований.

Т. Морган анализировал скрещиваемых мух по двум парам генов, определяющих цвет тела и длину крыльев:

A– ген серого цвета тела,

a– ген черного цвета тела;

B – ген, определяющий нормальную длину крыльев,

b– ген, определяющий укороченные крылья.

I опыт. Скрещивались мухи, гомозиготные по доминантным генам, с особями, гомозиготными по рецессивным генам:

Все потомство оказалось единообразным по генотипу и фенотипу, что соответствует I закону Менделя – закону единообразия.

II опыт – анализирующее скрещивание. Гетерозиготные самцы скрещивались с гомозиготными по рецессивным признакам самками:

В потомстве получились мухи с двумя фенотипами (серые длиннокрылые и черные короткокрылые) в соотношении 1:1. Это означает, что у самца было только два сорта гамет. Образование двух сортов гамет объяснялось тем, что в данном случае неаллельные гены располагались в одной паре гомологичных хромосом. Признаки, контролируемые этими генами, были названы сцепленными.

Ш опыт –реципрокное (возвратное) скрещивание. Гетерозиготная самка скрещивалась с гомозиготным по рецессивным признакам самцом:

В потомстве оказались мухи с четырьмя фенотипами в следующем соотношении:

41,5% — серые длиннокрылые,

41,5% — черные короткокрылые,

8,5% — серые короткокрылые,

8,5% — черные длиннокрылые.

Появление в потомстве четырех фенотипов означает, что у самки, в отличие от самца, образовалось четыре сорта гамет. Появление двух дополнительных сортов гамет Морган объяснил явлением кроссинговера – обменом идентичными участками гомологичных хромосом во время профазы первого мейотического деления. Причем кроссинговер наблюдался в 17% случаев. Вероятно, у самцов кроссинговер отсутствует.

На основании проведенных опытов Морган сформулировал основныеположения хромосомной теории наследственности:

· Гены расположены в хромосомах в линейном порядке(как бусинки нанитке).

· Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются вместе и образуют одну группу сцепления. Признаки, определяемые этими генами, называются сцепленными.

· Число групп сцепления у каждого вида равно гаплоидному набору хромосом.

· Гомологичные хромосомы способны обмениваться гомологичными участками. Такое явление получило название «кроссинговер».

· Частота явления кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами.

В последующем за единицу расстояния между генами была принята морганида, или сантиморган. 1 сантиморган соответствует 1% явления кроссинговера. Таким образом, у дрозофилы расстояние между генами, определяющими длину крыльев и цвет тела, равно 17 сантиморган.

Используя явление кроссинговера, ученые составили генетические карты, в первую очередь для объектов генетических исследований (дрозофила, кишечная палочка, кукуруза, томаты, мышь). Составляются такие карты и для человека, правда, с помощью других методов. Установлено, например, что ген, определяющий резус-фактор, находится на расстоянии трех сантиморган от гена, определяющего форму эритроцитов; ген группы крови (по системе АВ0) – на расстоянии 10 сантиморган от гена, определяющего дефект ногтей и коленной чашечки.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Учись учиться, не учась! 10200 — | 7795 — или читать все.

188.64.169.166 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector