Хромосомная теория деления пола К.Коренса.

Стр 1 из 3Следующая ⇒

БИОЛОГИЯ ПОЛА. ХРОМОСОМНАЯ И БАЛАНСОВАЯ ТЕОРИИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛА. ПРИЗНАКИ, СЦЕПЛЕННЫЕ С ПОЛОМ И ОСОБЕННОСТИ ИХ НАСЛЕДОВАНИЯ. РЕГУЛЯЦИЯ ПОЛА.

Пол – совокупность свойств и признаков, по которым различают особи мужского и женского пола одного и того же вида.

Половой диморфизм – это различия морфологических, физиологических и биохимических признаков особей разных полов, т. е признаков, по которым мужская особь отличается от женской.

Все половые признаки условно делят на первичные и вторичные. Первичные обеспечивают образование гамет и оплодотворение, вторичные: это совокупность морфологических и физиологических признаков и свойств, определяющих фенотипическое различие между особями различного пола.

Хромосомная теория деления пола К.Коренса.

Пол будущего ребенка определяется наличием половых хромосом в момент оплодотворения.

Р ХХ × ХУ

G Х Х У

F ХХ, ХУ

У птиц и бабочек: гомогометный мужской ( ZZ ), гетерогометный ( ZZ );

У кузнечиков и саранчи: Ж – 2Х, М – МХ0.

Суть хромосомной теории пола – пол организма определяется сочетанием половых хромосом при оплодотворении.

Балансовая теория пола К.Бриджес

Пол определяется соотношением кол-ва (балансом) аутосом и половых хромосом. Это соотношение называется половым индексом.

Норм. самки 2Х / 2А=1;

Сверхсамка 3Х / 2А=1.5;

Треплоидная самка 3Х / 3А=1;

Норм самцы Х / 2А=0.5;

Сверхсамцы Х / 3А=0.33;

Интерсекс 2Х / 3А=0.66;

Балансовая теория более универсальна.

Признаки, сцепленные с полом и особенности их наследования.

Сцепленные с полом называются те признаки, которые контролируются генами, расположенными в половых хромосомах.

У человека: 1.Негомологичный участок, 2. Гомологический, 3. Голондрический

В голондрическом участке 3 гена: ихтиоза (рыбная чешуя), синдактилеза (наличие перепонок), гипертрихоза (волосистые ушные раковины). Х-хромосомы несут больше эухромотиновых участков, т.е. генетически более активно. У- хромосомы несут больше гетерохромотиновых уч., т.е. менее генетически активно.

1) Если гены находятся в негомологичном участке хромосом, то результаты рецепторных скрещиваний неодинаковы.

2) Если гомогометный пол обладает рецессивными признаками наследование идет крис-кросс: от матери к сыновьям, от папы к дочерям.

3) Если ген находится в голондрической зоне – наследование идет по мужской линии.

Регуляция пола.

Если поместить сперму в постоянное электрическое поле то происходит разделение сперматозоидов, содержащих Х и У хромосом, благодаря чему удается получить до 80% потомков нужного пола. Регуляция пола у человека сопряжена со многими морально-этическими и правовыми ограничениями.

СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ. КРОССИНГОВЕР. ЕГО ГЕНЕТИЧЕСКОЕ И ЦИТОЛОГИЧЕСКОЕ ДОКОЗАТЕЛЬСТВО.

Характер наследования генов можно установить с помощью анализирующего скрещивания. При независимом наследовании двух пар признаков, гены которых локализуются в разных парах хромосом, у гибридной особи с одинаковой вероятностью образуются четыре типа гамет.

А В а в

Р ♀ = = × ♂ = =

а в а в

Гаметы АВ, Ав, аВ, ав ав

А В А в а В а в

F = = = = = = = =

а в а в а в а в

Кол-во типов гамет у гетерозиготной особи обусловливает число типов потомков и одинаковую вероятность их появления. Вследствие этого частота всех типов особей потомства, фенотипически тождественных родительским (АвВа и аавв ), и особей с новой комбинацией родительских призноков (Аавв и ааВв) будет одинаковой 1: 1: 1: 1 или в процентах – 25: 25: 25: 25. Независимое, свободное, комбинирование генов в гаметах возможно лишь в том случае, если гены, контролирующие данные признаки, лежат в разных парах хромосом. Отсюда число независимо наследующихся признаков ограничивается числом пар хромосом. Третий же закон Менделя касается распределения хромосом, а не генов.

Если две пары аллели локализуются в одной паре хромосом, то в процессе гаметогенеза свободная комбинация генов будет ограничена, так как независимо в половых клетках распределяются лишь хромосомы. В этом случае дигибридная особь даст только два типа особей в потомстве в отношении 1: 1.

А Ва в

Р ♂ а в × ♀ а в

Гаметы А В, а ва в

А В, а в

F а в а в

Так как гены (признаки) свободно не комбинируются и наследуются вместе, потомство по фенотипу будет повторять родительские формы.

Явление совместного наследования генов, локализующихся в одной паре хромосом, было названо сцеплением генов. Морган наблюдал его у Дрозофилы при возвратном скрещивании гибридной особи, полученной от скрещивания серой мухи с норм. крыльями с черной мухой, имеющей зачаточные крылья. В потомстве анализирующего скрещивания гибридного самца с самкой, несущей в гомозиготном состоянии рецессивные гены черного цвета тела и зачаточных крыльев, были обнаружены только два класса особей, повторяющих по фенотипу исходные родительские. Это служит генетическим док-вом сцепления генов.

Сцепленное наследование – совместное наследование генов, ограничивающее их свободное комбинирование.

Сцепленные гены – гены, находящиеся на одной хромосоме и наследующиеся совместно.

Группа сцепления – совокупность генов, находящихся на одной хромосоме.

Однако абсолютно полного сцепления генов почти не бывает. Оно обнаружено в основном только у самцов дрозофилы. Частота сцепления генов может нарушаться, вследствие чего гены, лежащие в разных участках гомологичных хромосом, могут разъединяться с сочетаться друг с другом в новых комбинациях. Причиной нарушения сцепления генов явл-ся кроссинговер.

Кроссинговер – процесс обмена идентичными участками гомологичных хромосом с содержащимися в них генами. Кроссинговер обеспечивает новые сочетания генов, находящихся в гомологичных хромосомах.

Гипотезы относительно кроссинговера:

1гр.: объясняет механизм кроссинговера на хроматидном уровне

а) Янсен и Дарлингтон считают, что в профазе мейоза I в одной из хромотид происходит разрыв, тогда в другой хромотиде гомологичной хромосомы нарушается динамичное отношение, которое приведет к разрыву в том же локусе. Потом произойдет обмен участкам б)Сакс считает, что в профазе мейоза I между хроматидами гомологичных хромосом происходит перехлест, потом разрыв и соединение.

2гр.: Леденберг считает, что кроссинговер происходит в интерфазе в период самоудвоения молекулы ДНК, происходит сбивка и перекос считывания наследственной информации и происходит перекомбинация.

Типы кроссинговера

1. Мейотический - происходит в профазе мейоза I.

2. Самотический - обнаруживается при митозе.

Кроссинговер бывает: равный (разрывы в одном и том же локусе равны) неравный спонтанный (без причины) индуцированный (вызван какими-то факторами)

Частота кроссинговера -величина зависимая

Она определяется структурой хромосомы или молекулы ДНК. Чаще она происходит в деспирализованном (эухроматин) участке мол. ДНК. В (гетерохроматин) спирализованной зоне- реже идет кроссинговер.

Различается частота у особей разного пола: у гетерогаметного пола не идет, у гомогаметного идет.

От внешних факторов: при повышении температуры частота увеличивается, при снижении - уменьшается.

Онтогенез определяет частоту кроссинговера: минимальная частота у мушки Дрозоф. на втором этапе онтогенеза.

Интерференция - это подавление частоты кроссинговера.

Док-во кроссинговера

1.Генетическое док-во кр-а, - явл-ся скрещивание дигетерозиготной самки с рецессивным гомозиготным отцом мушки дрозофилы(проведена Морганом). Получено четыре фенотипа не в равном % соотношении.

Генетическое док-во кроссинговера явл-ся умозаключительным.

2.Цитологическое док-во кр-а. показала Барбара Мак Клинтос на кукурузе.

С - окрашенные зерна у кукурузы, с- неокрашенные зерна.

Wx – крахмалистые, wx – восковидные

МУТАЦИИ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ НА РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ. ГЕННЫЕ, ХРОМОСОМНЫЕ, ГЕНОМНЫЕ МУТАЦИ. СПОНТАННЫЙ И ИНДУЦИРОВАННЫЙ МУТАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС. ЗАКОН Н.И.ВАВИЛОВА.

Мутации- это наследуемые изменения генетического материала организма.

Изменчивость, вызванная возникновением мутаций, называется мутационной.

Классификация мутаций

Мутации на уровне

Генные мутации - м., связанные с изменением структуры молекулы ДНК. Представляют выпадение или вставку одного или нескольких азотистых оснований, либо то и другое одновременно, а также замену азотистых оснований.

Э.Фриз различал 2-а типа замен:

- транзиции ( пурин. и пиримид. основания заменяются соответсвенно другими пуриновыми и пиримидиновыми)

- трансверзии ( пуриновые основания заменяются пиримидиновыми)

Все генные мутации приводят к изменению смысла кодона и нарушению считывания информации цепи ДНК. Различают 3-и типа таких изменений:

- миссенс-мутации – в белковую молекулу в момент ее синтеза вставляется другая аминокислота.

- нонсенс-мутации - образование бессмысленных кодонов, не кодирующих никакой аминокислоты. Они приводят к обрыву чтения генетического текста и прекращению синтеза молекулы белка.

- мутации сдвига чтения наблюдаются при выпадении или вставке нуклеотидов в цепи ДНК и вызывают смещение чтения генетического кода. При этом рано или поздно образуются бессмысленные кодоны, на которых чтение прерывается.

Хромосомные мутации (аберрации)- изменение в структуре хромосом.

Разделяют на: внутрихромосомные, межхромосомные.

К внутрихромосомным относятся:

- потеря участка хромосомы (делеции)

- двух- и многократные повторения фрагмента хромосомы ( дупликации)

- поворот участка хромосомы на 180; В результате чего гены в этом участке располагаются в обратной последовательности (инверсии)

К межхромосомным относят обмен участками между 2-мя негомологичными хромосомами.

Хромосомные мутации известны у многих организмов, включая человека. Наследственное заболевание- синдром «Кошачьего крика» обусловлен потерей концевого уч-ка короткого плеча 5-ой хромосомы. Этот синдром сопровождается нарушением роста и умственной отсталостью.

Геномные мутации - это изменение числа хромосом в клетках организма. В основе их лежит не расхождение хромосом к полюсам клеток при мейозе или митозе в результате действия различных физ. и хим. факторов на нити веретена деления, приводящим к разрушению отдельных или всех нитей. Выделяют:

-полиплоидия – это увеличение числа хромосом в клетках, кратное гаплоидному. Возникают триплоидные (3n), (4n), (6n), (8n) и т.д. клетки. Полиплоидия распространена у растений ( пшеница, рожь, сахарная свекла, гречиха и др. )

- гетероплоидия – это изменение числа хромосом, не кратное гаплоидному. Наблюдается, когда во время митоза или мейоза не расходятся или теряются отдельные гомологичные хромосомы.

В результате могут возникать половые клетки с лишними хромосомами. При слиянии с нормальными гометами они образуют зиготу(2n+1). Люди, страдающие болезнью Дауна, являются трисомиками по 21-ой хромосоме.

(2n-1) – моносомик

(2n-2) – нулеосомик

(2n+х) – полисомики

В зависимости от того в каких клетка произошли мутации, их подразделяли на соматические( передаются по наследству при вегетативном размножении и не передаются при половом размножении), генеративные – в половых клетках( передаются при половом размножении).

Свойства генетического кода

1. Ген. код триплетен

2. Считывается без знаков препинания

3. Вырожденность ген. кода (одна аминокислота кодрует неск. триплетов)

4. Универсален – один и тот же кодон кодирует одну и ту же аминокислоту у любых организмов

5. Видоспецифичен -для каждого вида живых организмов характерна своя определенная последовательность хромотидов

Структура гена эукариот

Любой ген начинается с промоторов. Промотор – фрагмент ДНК, к которому присоединяется РНК зависимая к ДНК полимераза. За промотором лидерная часть гена, включая 100 пар оснований. Лидерная часть гена транскрибируется, но не транслируется. Структурная часть гена, которая включает икзоны и нейтроны, заканчивается ген трейлерной частью, она включает более 600 пар оснований – они трансрибируются, но не транслируются, важна при формировании полиаденилового конца иРНК.

Экзоны – несут информацию о последовательности аминокислот в молекуле белка. Интроны такой информации не несут. Экзонно-нейтроновая структура характерна только для эукариотических генов. Интроны важные элементы. В их в пределах большое кол-во стоп-кодонов. Интроны – ловушки для мутогенов. В процессе транскрипции считываются экзонные и интронные участки ДНК, однако в дальнейшем интронные участки вырезаются. Этот процесс наз-ся сплайсинг.

Незрелое РНК (преинформационное РНК ) без промотора. Такая РНК претерпевает процессинг - образование головки и хвостика иРНК.

Гены эукариот, обеспечивающие последовательные реакции одного и того же клеточного цикла могут локализоваться в разных участках генома. Каждый ген имеет свою регулирующую систему.

В геноме выделяют гены – кластеры. Это гены, обеспечивающие синтез полипептидной цепи, которая способна образовать насколько ферментов.

Эгоистичные гены – несут информацию только о себе. Обладают только способностью самовоспроизведения.

Современное представление о стр-ре гена. Ген – это уч-к мол-лы ДНК, несущий инф-цию о стр-ре одного белка, одной мол-лы т-РНК, р-РНК, или выполняющий одну регуляторную ф-ю. ген имеет мозаичное строение и вкл. 3 основные части: 1. регуляторная (промотор, энхансер), 2. кодирующая часть (на ней записана инф-ция или ее экзон-интронное строение), 3. терминирующая часть (представлена полинтронами, кот. образуют шпильки -терминаторы).

Этапы процессинга

1. Сплайсинг - вырез-е из мол-л при-РНК интронов и сшивание экзонов м/ду собой.

2. Полиаденилирование - 3' конца мол-лы при-РНК (к 3' концу присоед-ся поли А послед-ть – м.б. до 200 А).

Ф-ции поли А послед-ти – а) обеспечение стабильности иРНК, б) способствует транспорту и-РНК из ядра цит-мы.

3. Кэпирование - 5' конца – к 5' концу присоед-ся КЭП-опред-я послед-ть нуклеотидов, которая отвечает за связывание иРНК с рибосомами в ходе трансляции.

Ген – уч-к мол-лы ДНК, несущий инф-ю о первичной стр-ре белка. Ген имеет мозаичное строение и вкл. 3 основных части –

1. регуляторная (промотор, энканслер – усиливает интенсивность транскрипции).

2. кодирующая (на ней запис-ся инф-я о перв-ной стр-ре белка = экзон-интронное стр-е).

3. терминирующая (терминаторы - шпильки).

Механизм трансляции.

Трансляция - переписывание ген-й инф-ции с мол-лы иРНК на синтезированные белковые мол-лы. Происходит в цит-ме. В ней уч-т и, т, рРНК. иРНК выступает в кач-ве матрицы, рРНК – образует рибосомы, тРНК осущ-ет доставку АК к месту сборки белков мол-л.

Этапы трансляции –

1. подготовительный (активация АК). Мол-ла тРНК взаимод-ет с АК при участии ф-та аминоацилтРНК-синтетазы (20 разновидностей), кот. присоед-тся к 3' концу = аминоацилтРНК.

2. собственно трансляция –

а) инициация – связывание рибосомы с мол-лой иРНК и поступление в В-центр рибосомы метиоминовой тРНК. Присоединение рибосомы происходит в области инициирующего кодона АУГ.

б) элонгация – продвижение рибосомы вдоль мол-лы иРНК, сопров-ся наращиванием синтез-ной полипеп-ной цепочки. Представляет из себя серию следующих др. за др. циклов работы рибосомы.

Схема 1 цикла рибосомы – 1. перебрасывание полипепт-ной цепочки тРНк₁ на тРНК₂, 2. перемещение рибосомы относительно иРНК на 1 триплет (влево), освобождение тРНК₁, переход тРНК₂ в Р-центр рибосомы (р. транслокации)

Рез-т 1 цикла работы – перемещение рибосомы относительно иРНК на 1 триплет нуклеотида; удлинение синтезируемой белковой мол-лы на 1 АК. Скорость элонгации – 2 АК/секунду.

3. терминация – отсоединение рибосомы от мол-лы тРНК, освобождение синтез-х белковых мол-л, окончание трансляции. Сигнал терминации – сигнал-терминирующие кодоны УАА, УАГ, УГА.

Система скрещивания

Методы скрещивания 1. родственное (самоопыление)

(разведения): 2. Неродственное: - внутрипородное

- межпородное (межсортовое)

- отдаленная гибридизация

Родственным скрещиванием (инбридинг) называют скрещивание особей, имеющих близкую степень родства:

брат-сестра, отец-дочь

Неродственное скрещивание- аутбридинг. Служит важным методом селекции. С его помощью комбинируют различные ценные признаки для создания новой породы или сорта.

Пример: чтобы повысить живой вес кур породы с маленьким весом, их можно скрестить с другой породой, характеризующейся большим живым весом. Гибридные куры первого поколения по весу будут занимать промежуточное положение. Но если их скрестить с такими же гибридными петухами, то во F2 произойдет расщепление на различные по весу особи. Породы еще не будет, но в этом поколении могут встретиться нужные сочетания признаков.

Отдаленная гибридизация – скрещивание форм, относящихся к разным видам и родам. В селекции получила наибольшее значение у растений, и прежде всего вегетативно-размножаемых. Ее широко использовали многие селекционеры для выведения сортов плодовых и ягодных растений, совмещающих в себе ряд таких ценных качеств, как морозостойкость, устойчивость к заболеваниям. Вегетативное размножение отдаленного гибрида снимает проблему стерильности. Так скрещивание диких иммунных к вирусным заболеваниям видов сахарного тростника с культурными формами позволило в 3 раза повысить продукцию сахара.

У животных: скрестили тонкорунных грубошерстных овец с диким бараном – Архаром была создана тонкорунная порода. Архаро – мерино, приспособленное к высокогорным пастбищным условиям.

В селекциях микроорганизмов гибрид двух дрожжей: Saccharomyces cerevisiae и S. Carlsbergensis сочетает ферменты, гидролизирующие сахара обоих видов. В силу этого он дает повышенный выход спирта и патоки. Этот гибридный штамм может неограниченно долго размножаться вегетативно не давая расщепления.

Основные задачи современной селекции:

- повышение урожайности сортов культурных растений

- повышение продуктивности пород домашних животных

- повышение продуктивности штаммов микроорганизмов

С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений Н.И Вавилов организовывал многочисленные экспедиции. В результате выделены центры происхождения культурных растений:

1)Южноазиатский – рис, сахарный тростник, цитрусовые.

2)Восточноазиатский - соя, просо, гречиха.

3)Юго-западноазиатский - пшеница