25

Вопрос № 23.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ.

а) Наследование как процесс передачи биологической информации о признаках и свойствах из поколения в поколение.

Наследование – способ передачи наследственной информации, который может изменяться в зависимости от форм размножения.

Наследование – процесс воспроизведения в последовательных поколениях общего плана структурно - функциональной организации и отдельных признаков у особей конкретного биологического вида. Наследование – это внешнее выражение наследственности в том смысле, что механизмы наследственности обуславливают правила (закономерности наследования)

При бесполом размножении наследование осуществляется через вегетативные клетки и споры, чем обеспечивается большое сходство между материнскими и дочерними поколениями. При половом размножении наследование осуществляется через половые клетки. Сходство между родителями и детьми в этом случае меньше, чем в предыдущем, но зато имеет место большая изменчивость, а следовательно гораздо более богатый материал для отбора и процесса эволюции.

б) Работа Г. Менделя и её роль в изучении наследования признаков.

Основные закономерности наследования были открыты Г, Менделем. По уровню развития науки своего времени Мендель не мог еще связать наследственные факторы с определенными структурами клетки. В на­стоящее же время установлено, что гены находятся в хромосомах, по­этому при объяснении закономерностей Менделя мы будем исходить из современных представлений на клеточном уровне. Мендель достиг успеха в своих исследованиях благодаря совершенно новому, разработанному им методу, получившему название гибридологического.

Основные черты этого метода следующие:

1. в отличие от своих предшественников Мендель учитывал не весь многообразный комплекс признаков у родителей и их потомков, а выде­лял и анализировал наследование по отдельным признакам;

2. был проведен точный количественный учет наследования каждого признака в ряду последовательных поколений;

3. был прослежен характер потомства каждого гибрида в отдельности. Гибридологический метод после вторичного открытия основных зако­нов наследования нашел широкое применение в науке.

    Объектом для исследования Мендель избрал горох, имеющий много рас, отличающихся альтернативными признаками. Выбор объекта ока­зался удачным, так как наследование признаков у гороха происходит очень четко. Горох - самоопыляемое растение, поэтому у Менделя была возможность проанализировать потомство каждой особи отдельно.

Прежде чем начать опыты, Мендель тщательно проверил чистосорт­ность своего материала. Все сорта гороха он высевал в течение несколь­ких лет и, лишь убедившись в однородности материала, приступил к эк­спериментам.

Мендель подбирал для скрещивания растения, отличающиеся парами альтернативных признаков. Он проанализировал закономерности насле­дования как в тех случаях, когда родительские организмы отличались по одному альтернативному признаку, так и в случаях, когда они отлича­лись по нескольким признакам.

Скрещивание, в котором родительские особи различаются по одному признаку, называется многогибридным, по двум признакам - дигибрид-ным, по многим признакам-полигибридпым.

Прежде всего следует познакомиться с явлениями наследования на примере моногибридного скрещивания.

в) Основные понятия генетики: ген, генотип, фенотип, гомозиготность, гетерозиготность, гемизиготность.

Ген – единица функционирования наследственного материала.

Ген - структурная и функциональная единица наследственности, контролирующая развитие определенного признака или свойства. Совокупность генов родители передают 

потомкам во время размножения.

Ген — структурно-функциональная единица генетического материала, наследственный фактор, который можно условно представить как отрезок молекулы ДНК (у некоторых вирусов — молекулы РНК), включающий нуклеотидную последовательность, в которой закодирована первичная структура полипептида (белка) либо молекулы транспортной или рибосомной РНК, синтез которых контролируется этим геном. Обусловливая первичную структуру конкретного белка, ген тем самым определяет формирование отдельного признака организма или клетки.

Генотип — совокупность генов данного организма, которая, в отличие от понятий генома и генофонда, характеризует особь, а не вид (ещё отличием генотипа от генома является включение в понятие «геном» некодирующих последовательностей, не входящих в понятие «генотип»). Вместе с факторами внешней среды определяет фенотип организма.

Фенотип — совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного рядом внешнесредовых факторов. У диплоидных организмов в фенотипе проявляются доминантные гены.

Фенотип — совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате онтогенеза (индивидуального развития).

Гомозиготность – состояние организма, при к-ром гомологичные хромосомы несут одну и ту же аллель того или иного гена. Самооплодотворяющиеся организмы практитически гомозиготны. В генетике гомозиготные формы (линии) используют для решения ряда теоретич. вопросов наследственности и изменчивости (доминантность, кроссинговер, мутации и др.). В с.-х. произ-ве Г. широко применяют для использования эффекта гетерозиса . 

Гетерозиготность – присущее гибридному организму состояние, при к-ром его гомологичные хромосомы несут разл. аллели того или иного гена. Г., как правило, обусловливает высокую жизнеспособность организмов и хорошую приспособляемость их к изменяющимся условиям среды, поэтому гетерозиготы широко распространены в природных популяциях. В экспериментах гетерозиготы получают скрещиванием между собой гомозигот по разл. аллелям. Маскирующее действие доминантных аллелей при Г. — причина сохранения и распространения в популяции вредных рецессивных аллелей. Их выявление (напр., путём испытания производителей по потомству) осуществляется при любой племенной или селекционной работе.

Гемизиготность – состояние, связанное с тем, что у организма один или несколько Генов не парные, т. е. не имеют аллельных партнёров (см. Аллели). Таковы гены половых хромосом («сцепленные с полом») у особей гетерогаметного пола. Например, если особи гомогаметного пола имеют генотип Х^АХ^а, а гетерогаметного — X^AY, то они дадут соответственно Гаметы Х^АХ^а и X^AY. Случайное слияние этих гамет даст 4 типа особей:Х^АХ^А, Х^АХ^а, X^AY и X^aY. Из них вторая и четвёртая особи будут носителями аллели а, но аллель а проявится только у четвёртой — гемизиготной — особи, т.к. здесь нет доминантного партнёра. Г. может возникнуть также вследствие хромосомной перестройки. В результате Г. проявляется ряд т. н. сцепленных с полом наследственных заболеваний у человека и животных (например, гемофилия и дальтонизм, вызываемые рецессивными, сцепленными с полом генами). Г. используется в селекционной растениеводческой практике для определения генного состава хромосом путём получения моносомиков— организмов с одной, непарной хромосомой.

г) Моногенное наследование, как механизм передачи потомству качественных характеристик. Роль аллельных генов.

Моногенным называется такой тип наследования, когда наследственный признак контролируется одним геном. Закономерности моногенной наследственности изучал выдающийся ученый Г. Мендель. Он экспериментально обосновал наличие единиц наследственности (наследственных задатков, наследственных факторов) и описал их основные  свойства - дискретность, стабильность, специфичность аллельного состояния.

Принципиально новым вкладом Г. Менделя в изучение наследования стал метод гибридизации (гибрид - это совокупность). Анализируя результаты моно-и дигибридного скрещивания гороха, он пришел к выводу, что:  1) развитие наследственных признаков зависит от передачи потомкам наследственных факторов;  2) наследственные единицы, которые контролируют развитие отдельного признака - парные: один происходит от отца, второй - от матери. В функциональном отношении факторы имеют свойства доминантного и рецессивного признаков, доминантный признак - которая проявляет себя, рецессивный признак - в одинарной дозе себя не проявляет. 3) наследственные факторы передаются в ряду поколений, не теряя своей индивидуальности, т.е. характеризуются постоянством;  4) в процессе образования половых клеток парные аллельные (формы, состояния) гены попадают в разные гаметы (закон чистоты гамет). Восстановление таких пар происходит в результате оплодотворения;  5) материнский и отцовский организмы в равной степени участвуют в передаче своих наследственных факторов потомкам.

д) Моногибридное скрещивание. Закон единообразия гибридов первого поколения.

Моногибридное скрещивание — скрещивание форм, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков. При этом скрещиваемые предки являются гетерозиготными по положению хромосомы в аллели.

Моногибридное наследование представляет собой пример наследования единственного признака (гена), различные формы которого называют аллелями. Например, при моногибридном скрещивании между двумя чистыми линиями растений, гомозиготных по соответствующим признакам -- одного с жёлтыми семенами (доминантный признак), а другого с зелёными семенами (рецессивный признак), можно ожидать, что первое поколение будет только с жёлтыми семенами, потому что аллель жёлтых семян доминирует над аллелью зелёных. При моногибридном скрещивании сравнивают только один характерный признак.

Закон единообразия гибридов первого поколения

Проявление у гибридов признака только одного из родителей Мендель назвал доминированием.

При скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, всё первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей

Этот закон также известен как «закон доминирования признаков». Его формулировка основывается на понятии чистой линии относительно исследуемого признака — на современном языке это означает гомозиготностьособей по этому признаку. Мендель же формулировал чистоту признака как отсутствие проявлений противоположных признаков у всех потомков в нескольких поколениях данной особи при самоопылении.

При скрещивании чистых линий горохас пурпурными цветками и гороха с белыми цветками Мендель заметил, что взошедшие потомки растений были все с пурпурными цветками, среди них не было ни одного белого. Мендель не раз повторял опыт, использовал другие признаки. Если он скрещивал горох с жёлтыми и зелёными семенами, у всех потомков семена были жёлтыми. Если он скрещивал горох с гладкими и морщинистыми семенами, у потомства были гладкие семена. Потомство от высоких и низких растений было высоким. Итак,гибридыпервого поколения всегда единообразны по данному признаку и приобретают признак одного из родителей. Этот признак (более сильный,доминантный), всегда подавлял другой (рецессивный).

Вопрос 24.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ.

а) Доминантность и рецессивность.

Доминантность — форма взаимоотношений между аллелями одного гена, при которой один из них (доминантный) подавляет (маскирует) проявление другого (рецессивного) и таким образом определяет проявление признака как у доминантных гомозигот, так и у гетерозигот.

Рецессивный ген— генетическая информация, которая может подавляться воздействием доминантного гена и не проявляется в фенотипе. Рецессивный ген способен обеспечить проявление определяемого им признака только в том случае, если находится в паре с соответственным рецессивным геном. Если же он находится в паре с доминантным геном, то он не проявляется, так как доминантный ген подавляет его. Свойства, представленные рецессивными генами, проявляются в фенотипе у потомка лишь в том случае, если у обоих родителей присутствует рецессивный ген.

Рецессивность – отсутствие (непроявление) у гетерозиготного организма одного из пары противоположных (альтернативных) признаков. Такой признак называется рецессивным признаком, а контролирующий его аллель (ген) – рецессивным аллелем (геном). Понятие «рецессивность» имеет смысл только как парное и противоположное понятию «доминантность». Так, в опытах, на основании которых были сформулированы эти понятия, Г. Мендель скрещивал два сорта гороха, устойчиво воспроизводивших окраску семян – один сорт жёлтую, другой – зелёную. У гибридов первого поколения все семена оказывались жёлтыми, т. е. обладали доминантным признаком, подавлявшим развитие зелёной окраски, т. е. рецессивный признак. При скрещивании между собой гибридов первого поколения у части гибридов второго поколения вновь обнаруживались зелёные семена. Таким образом, рецессивный признак (его аллель) не «растворялся» у гибридов первого поколения, а сохранялся в скрытом состоянии и передавался следующему поколению, у которого и проявлялся в случае гомозиготности по рецессивным аллелям. Рецессивные аллели и признаки принято обозначать строчными буквами – а, в и т. д.

Доминантный признак — признак, проявляющийся у гибридов первого поколения при скрещивании чистых линий. Результат наличия доминантного аллеля. Обычно «дикий тип», то есть вариант, присущий большинству особей природных популяций — это доминантный признак. Например, чёрная окраска перьев у грачей — доминатный признак, а редко встречающаяся белая окраска, вызванная неспособностью синтезировать пигмент — рецессивный. Доминантные признаки могут быть обусловлены генами, расположенными в неполовых (аутосомах) хромосомах или в половых хромосомах (признаки, сцепленные с полом). В первом случае признак называется доминантно-аутосомным.

Рецессивный признак — признак, не проявляющийся у гетерозиготных особей вследствие подавления проявления рецессивного аллеля. Рецессивные признаки — признаки, проявление которых у гибридов первого поколения подавлено при условии скрещивания двух чистых линий, одна из которых гомозиготна по доминантному аллелю, а другая — по рецессивному. В этом случае (при моногибридном скрещивании) в соответствии с законом расщепления во втором поколении рецессивный признак вновь проявляется примерно у 25 % гибридов.

б) Закон расщепления признаков у гибридов 2-го поколения (пример).