§ 18 Основные понятия генетики

Генетика изучает два основных свойства живых организмов — наследст­венность и изменчивость.

Наследственность — способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Благодаря этой способности все живые существа (растения, животные, грибы или бактерии) сохраняют в своих потом­ках характерные черты вида. Такая преемственность наследственных свойств обеспечивается передачей их генетической информации. Носителями наслед­ственной информации у организмов являются гены.

Ген — единица наследственной информации, проявляющейся как при­знак организма.

В теме «Биосинтез белков в живой клетке» (§ 10) отмечалось, что ген служит основой для построения молекул белка, но в генетике ген выступает как носитель признака у организма. Такая «двойственность» гена становится понятной, если вспомнить, что важнейшая функция белка в клетке — ферментативная, т. е. управление химиче­скими реакциями, в результате которых формируются все признаки организма. Эту «двойственную» роль гена можно выразить схемой: ген —» белок —> фермент —> хими­ческая реакция —> признак организма.

Ген представляет собой участок молекулы ДНК (а у некоторых вирусов — РНК) с определенным набором нуклеотидов. В последовательности нуклеотидов заложена генетическая информация о развитии признаков организма. У выс­ших организмов гены располагаются в ДНК хромосом (это так называемые ядерные гены) и в ДНК, содержащейся в органоидах цитоплазмы — митохонд­риях и хлоропластах (это цитоплазматические гены).

У всех организмов одного и того же вида каждый ген располагается в опре­деленном месте относительно других генов. Местоположение гена на участке ДНК называют локусом. У разных особей одного вида каждый ген имеет не­сколько форм — аллелей. Аллели содержат информацию о том или ином варианте развития признака, который контролируется этим геном (например, цвет глаз). В клетках диплоидного организма обычно содержатся по две аллели каждого гена, полученные одна — от матери, другая — от отца. Любое изменение структу­ры гена приводит к появлению новых аллелей этого гена и изменению контро­лируемого им признака.

Организмы, которые в одинаковых (гомологичных) хромосомах несут различные (альтернативные) аллели одного и того же гена, называют гетерози­готными, а организмы с одинаковыми аллелями в гомологичных хромосомах называют гомозиготными.

Гетерозиготность обычно обеспечивает более высокую жизнеспособность организмов, их хорошую приспособляемость к изменяющимся условиям среды и поэтому широко представлена в природных популяциях различных видов.

Ген — это участок молекулы ДНК, определяющий возможность развития отдельного признака. Однако само развитие этого признака в значитель­ной мере зависит от внешних условий.

Совокупность всех генов (аллелей) отдельной особи называют геноти­пом. Генотип выступает как единая взаимодействующая система всех генетиче­ских элементов, которые контролируют проявление всех признаков организ­ма (развитие, строение, жизнедеятельность).

Совокупность всех признаков организма называют фенотипом. Фенотип формируется в процессе взаимодействия генотипа и внешней среды. В фено­типе реализуются не все генотипические возможности организма. Поэтому фенотип еще называют частным случаем проявления генотипа в конкретных условиях. Полного совпадения генотипа с фенотипом практически не бывает. Изменение генотипа не всегда сопровождается изменением фенотипа, как и наоборот.

В пределах одного вида все особи достаточно похожи друг на друга. Но в различных условиях особи даже с одинаковым генотипом могут различаться между собой по характеру и силе проявления своих признаков (т. е. по феноти­пу). В связи с этим в генетике используют понятие норма реакции, которым обозначают размах (пределы) фенотипических проявлений признака у особи под влиянием внешней среды без изменения генотипа.

Генотип определяет пределы (размах) нормы реакции организма, т. е. его генетические возможности, а фенотип реализует эти возможности в признаках.

Каждый организм обитает и развивается в определенных условиях ок­ружающей среды, испытывая на себе действие внешних факторов. Эти факто­ры (температура, свет, присутствие других организмов и др.) могут проявиться в фенотипе, т. е. могут измениться размеры или физиологические свойства ор­ганизма. Поэтому проявление признаков даже у близкородственных организ­мов может быть разным. Эти различия между особями в пределах вида называ­ют изменчивостью.

Изменчивость — это свойство живых организмов существовать в раз­личных формах, обеспечивающих им способность к выживанию в из­меняющихся условиях среды.

Изменчивость может быть вызвана воздействием факторов окружающей среды, не затрагивающим изменений генотипа. Изменчивость, связанная с изме­нениями генотипа, сопровождается появлением новых признаков и качеств, наследуемых организмом. Это особенно часто наблюдается у особей, появив­шихся в результате скрещивания.

Изменчивость — свойство организмов, противоположное наследствен­ности. Но и наследственность, и изменчивость неразрывно связаны между собой. Они обеспечивают преемственность наследственных свойств и возмож­ность приспособиться к изменяющимся новым условиям среды, обусловливая поступательное развитие жизни.

Наследственность и изменчивость присущи всем организмам. Генетика, изучая закономерности наследственности и изменчивости, выявляет методы управления этими процессами.

1. Что такое аллель? Какие гены называются аллельными?

2. Сопоставьте роль наследственности и изменчивости в жизни орга­низмов.

3*. Исключите в предложениях слова, искажающие правильность ут­верждений.

• Ген как наследственный фактор и дискретная единица генетической информации локализован в хромосомах органоидов.

• Генотип — это единая система всех хромосом и генетических эле­ментов данной клетки или организма.

• Пределы нормы реакции определяются генотипом и фенотипом.

• Фенотипом называют совокупность признаков и генов организма.