Гибридологический метод изучения наследственности
Одним из основных методов генетики является гибридологический метод. Гибридизация (от лат. hibrida – помесь) – скрещивание особей, различающихся по одному или нескольким признакам. Дочерние организмы, получаемые в ходе гибридизации, называются гибридами.
Если исходные родительские формы отличаются друг от друга одной парой признаков, то такое скрещивание называется моногибридным (от греч. монос – один и лат. hibrida). Если исходные родительские формы отличаются двумя парами признаков, то речь идет о дигибридном скрещивании (от греч. ди – приставка, обозначающая дважды, двойной и лат. hibrida), а если тремя и более признаками, то говорят о полигибридном скрещивании (от греч. полис – много и лат. hibrida).
Наследственность и ее материальные структуры
Наследственность – свойство родителей передавать свои признаки и особенности развития следующему поколению. Это свойство, присущее всем без исключения организмам, выполняет
две основные функции:
– обеспечение преемственности свойств и признаков между поколениями;
– обеспечение точной передачи специфического для каждого организма типа развития, становления в ходе онтогенеза определенных признаков и свойств, определенного типа обмена веществ.
Ген (от греч. генос – род, происхождение) – это участок молекулы ДНК (или участок хромосомы), определяющий возможность развития отдельного элементарного признака.
Место расположения гена в хромосоме называется локусом (от лат. locus – место).
У всех организмов данного вида каждый ген располагается в одном и том же локусе строго определенной хромосомы. В гаплоидном наборе хромосом имеется только один ген, определяющий развитие данного признака. В диплоидном наборе хромосом две гомологичные хромосомы и соответственно два гена определяют развитие одного признака.
Геном — общая генетическая информация, содержащаяся в генах организма, или генетический состав клетки.
Это весь генетический материал, содержащийся в клетке организма. В самой клетке он находится в ядре.
Аллель — одна из двух или более альтернативных форм гена, каждая из которых характеризуется уникальной последовательностью нуклеотидов.
Аллель-это разные проявления какого-либо признака.
Например, дан признак рост.
Аллели — это низкий и высокий рост.
Дан признак цвет волос.
Аллели — это светлые и темные волосы.
В задачах по генетике аллели обозначают большой и маленькими буквами: A a.
Большая буква обозначает доминантный признак,
маленькая —рецессивный. AA — если признак доминантный,
аа — если признак рецессивный. Если два аллельных гена полностью тождественны по структуре, то есть имеют одинаковую последовательность нуклеотидов, их обозначают одинаковыми в написании буквами (оба заглавными или оба строчными – аа или АА).
Например, у собачки есть в генотипе пара аллелей, определяющих цвет шерсти — черная и белая. Собачка будет черной, т.к. черный цвет шерсти — доминантный.
В нашем примере — у собачки есть ген светлой шерсти, но он на данный момент не проявляется.
У человека доминантными признаками являются, к примеру, черные волосы, темные глаза, кудрявые волосы.
Таблица. Типы взаимодействия генов одной аллельной пары
Тип взаимодействия |
Характер взаимодействия в гетерозиготном состоянии |
Формулы расщепления по фенотипу в F2 и при анализирующем скрещивании |
Примеры |
Полное доминирование |
Один аллель (доминантный) полностью подавляет действие другого (рецессивного) аллеля |
3:1 (1:1) |
Высокий рост растения доминирует над карликовостью; вьющиеся волосы – над прямыми; карие глаза – над голубыми и т. п. |
Неполное доминирование |
Действие каждого аллеля реализуется не полностью, вследствие чего проявляется промежуточный признак |
1:2:1 (1:1) |
Окраска цветков ночной красавицы; серповидноклеточная анемия; цистонурия и т.п. |
Кодоминирование |
Участие обоих аллелей в определении признака |
1:2:1 (1:1) |
IV группа крови (эритроциты этой группы крови имеют агглютиногены типа А и типа В) |
Взаимодействие неаллельных генов
Исходя из законов Г.Менделя, можно прийти к заключению, что существует довольно прочная связь между геном и признаком, что генотип слагается из суммы независимо действующих генов, а фенотип – механическая совокупность отдельных признаков.
Однако прямые и однозначные связи гена с признаком скорее исключение, чем правило. Развитие признака организма обычно находится под контролем многих генов, и признак является результатом взаимодействия неаллельных генов.
Простейший случай взаимодействия неаллельных генов – когда признак контролируется двумя парами аллелей.
Комплементарное взаимодействие генов
Явление взаимодействия генов, при котором для проявления признака необходимо наличие двух неаллельных генов, называют комплементарностью (от лат. complementum – дополнение), а гены, необходимые для проявления признака, комплементарными, или дополнительными.
Рассмотрим различные варианты комплементарного взаимодействия генов.
• Аллели второго гена проявляются только при наличии доминантного аллеля гена А. Окраска мышей зависит в простейшем случае от двух генов. Мыши с генотипом аа лишены пигмента и имеют белый цвет. При наличии доминантного аллеля А пигмент вырабатывается, и мышь как-то окрашена. Конкретный цвет определяется вторым геном. Его доминантный аллель С обусловливает серый цвет мыши, а рецессивный аллель с – черный цвет. Таким образом, если рассматривать гомозиготные варианты, генотип серых мышей –ААСС, черных – ААсс, белых – ааСС или аасс. При скрещивании серой мыши ААСС с белой аасс в первом поколении все получается по Менделю: все гибриды имеют серый цвет (это гетерозиготы с генотипом АаСс). В F2, как легко проверить, получим 9/16 серых мышей, 3/16 черных и 4/16 белых.
• Для проявления признака в генотипе должны присутствовать доминантные аллели двух разных генов.
Примером такого комплементарного взаимодействия генов является наследование формы плода у тыквы. При наличии обоих доминантных аллелей плоды имеют дисковидную форму, при наличии одного (любого!) доминантного аллеля – сферическую, а при отсутствии доминантных аллелей – удлиненную.
• Для проявления признака в генотипе должны присутствовать доминантные аллели двух разных генов, но каждый доминантный аллель в сочетании с рецессивными аллелями другой пары имеет самостоятельное фенотипическое проявление.
Например, у кур гороховидная форма гребня определяется одним доминантным геном, розовидная – другим неаллельным ему, но тоже доминантным геном. Когда эти гены окажутся в одном генотипе, развивается ореховидная форма гребня. В случае если организм оказывается гомозиготным по обоим рецессивным генам, развивается простой листовидный гребень. При скрещивании дигибридов (все с ореховидным гребнем) во втором поколении происходит расщепление в отношении 9:3:3:1. Но здесь нельзя найти независимого расщепления каждого аллеля в отношении 3:1, так как во всех случаях совпадения в генотипе обоих доминантных генов их прямого действия не обнаруживается.
Вывод: таким образом, о комплементарном взаимодействии неаллельных генов говорят в том случае, когда два неаллельных гена дают новый признак, то есть имеет место новообразование.