I. Наследственность: основные положения хромосомной теории наследственности

Генетика – это наука о законах наследственности и изменчивости организма и методов управления ими. Основана Менделем, развита Морганом, из русских ученых можно выделить Вавилова, Кольцова, Тимофеева-Рессовского, Дубинина и др.

 

Наследственность – это сохранение специфических свойств в ряду поколений. Материальной основой наследственности является молекула ДНК внутри- и внехромосомная. Структурной единицей ДНК является нуклеотид. Информационные свойства ДНК определяются специфичной последовательностью четырех нуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Эта информация реализуется в процессе жизненного цикла организма двуступенчато. Сначала она транскрибируется, т.е. списывается с отдельных участков ДНК в виде нуклеотидных последовательностей в информационной РНК. Затем иРНК перемещается из ядра в цитоплазму и связывается с рибосомой. На рибосоме происходит трансляция, т.е. перевод последовательности нуклеотидов в аминокислотную последовательность полипептидной молекулы белка.

В эукариотных клетках ДНК находится в хромосомах, у бактерий одна бактериальная хромосома в цитоплазме.

Любая хромосома имеет отдельные участки – гены – это самостоятельные единицы ДНК, ответственные за определенные признаки. Один ген – один белок. Гены расположены последовательно в линейном порядке вдоль молекулы ДНК. Это дискретные, самовоспроизводимые единицы с биологической функцией. Место в хромосоме, которое занимает ген со своим аллеломорфом, называется локус. Аллеломорфы (аллели) – разные участки одного и того же гена, определяющие альтернативное развитие одного признака. Самый простой случай - два аллеля: доминантный и рецессивный. Гены состоят из нескольких тысяч нуклеотидов. Один, десять, сто или тысяча могут изменяться или мутировать, являясь единицей мутации. Различают гены:

1. Структурные – определяют структуру какого-либо белка;

2. Регуляторные – регулируют работу структурных генов, включая или выключая их и тем самым регулируя процесс биосинтеза;

3. Рудиментные – передаются из поколения в поколение инертно.

Полный набор генов называется генотип (генофор) – носитель наследственной информации, которая передается из поколения в поколение. В процессе онтогенеза генотип взаимодействует с факторами окружающей среды, в результате чего формируется весь комплекс наблюдаемых внешних признаков организма, т.е. фенотип. Последовательность нуклеотидов в ДНК – закодированная инструкция, которая определяет структуру синтезируемого белка. Для синтеза белка существует специфический код, т.е. каждая аминокислота, активированная АТФ, переносится транспортной РНК к рибосоме. Последовательность аминокислот определяется последовательностью кодонов. Кодон состоит из трех остатков нуклеотидов. Каждая аминокислота, переносимая т-РНК, находит свое место в полипептидной цепи, благодаря антикодону. Четыре азотистых основания создают своеобразный алфавит, который дает возможность для 64 различных комбинаций нуклеотидов, кодирующих ту или иную аминокислоту. Многие аминокислоты кодируются не одним, а большим числом кодонов. Если кодируемая аминокислота определяется более, чем одним кодоном, то код называется вырожденным.

 

II. Основные методы генетики

 

1. Гибридологический. Разработан Менделем, суть его заключается в скрещивании (гибридизации) эукариотных организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам, а также в детальном анализе потомства.

2. Цитологический. Исследование проводят на субклеточном и клеточном уровнях, т.е. изучается материальная основа наследственности ( молекула ДНК и хромосома).

3. Цитогенетический. Этот метод обобщает первый и второй методы, обеспечивая изучения генотипа.

4. Популяционно-статистический. В нем определяется частота проявления генов в популяции.

5. Биохимический. Изучает нарушение обмена веществ, возникающее в результате генетических изменений или мутаций.

6. Математический. Проводится количественный учет наследования признаков.

7. Генеологический. Составляются родословные, что позволяет определять тип и характер наследования признаков.

8. Близнецовый. Позволяет изучить влияние среды на формирование признаков (изучаются близнецы с одинаковыми генотипами).

9. Онтогенетический. Изучается действие генов в процессе индивидуального развития.

Рассмотрим подробно гибридологический метод:

Если скрещивать родительские пары, которые отличаются по одному изучаемому признаку, то скрещивание называется моногибридное.

В первом поколении проявляется только один признак – доминантный, а другой – рецессивный исчезает. (Это первый закон Г.Менделя).

В потомстве, полученном при скрещивании гибридов первого поколения, наблюдается расщепление в соотношение 1: 3 ( 1 – рецессивный и 3 – доминантных). Мендель первым установил, что особи, сходные внешне, т.е. по фенотипу, могут существенно отличаться по генотипу( второй закон).

Третий закон Менделя – это закон независимого комбинирования. Это значит, что расщепление по каждой паре генов в третьем поколении идет независимо от других пар генов. Число различных генотипов значительно больше числа фенотипов. Доминирование и рецессивность - это типичные примеры взаимодействия аллельных генов, но в процессе онтогенеза во взаимодействие вступают и не аллельные гены.

Типы взаимодействия неаллельных генов:

- Комплементарное – это такое взаимодействие неаллельных доминантных генов, в результате которого появляется новый признак, не определявшиймя генами поодиночке.

- Эпистаз – это подавление проявления аллеля одной пары аллелем другой пары;

- полимерия – это тип взаимодействия, при котором несколько генов с одинаковым фенотипическим выражением контролируют наследование одного и того же признака, или накопление определенных аллелей в генотипе, что ведет к изменению выраженности признака.

 

На основании всего этого были выведены основные положения хромосомной теории наследования:

1. гены дискретны, т.е. каждый ген имеет свой локус в хромосоме;

2. гены расположены в определенной последовательности;

3. частота кроссинговера между генами пропорциональна расстоянию между ними;

4. каждый ген отвечает за определенный признак;

5. гены постоянны, но способны изменяться.

 

 

III. Изменчивость. Комбинативная изменчивость.

 

Изменчивость в динамике – это возникновение вариантов с измененными признаками.

Изменчивость в статике – это существующее разнообразие признаков.

Изменчивость в динамике бывает наследственная (генетическая) и ненаследственная (фенотипическая). Наследственная изменчивость связана с изменением генетического материала. Каждое изменение передается по наследству. Она слагается из мутационной и комбинативной.

Комбинитавния изменчивость – это главные источники наследственного разнообразия. Источниками ее являются:

1. независимое расхождение гомологических хромосом в первом делении мейоза;

2. кроссинговер, что приводит к появлению хромосом, несущих отличные от родительских пар наборы аллелей. Процесс формирования таких хромосом называется рекомбинацией;

3. случайная встреча гамет при оплодотворении. Каждая пара хромосом содержит множество локусов в гетерозиготном состоянии, поэтому возникают различные типы гамет.

Все три источника действуют одновременно, независимо, связаны с половым размножением.

У бактерий обмен генетической информацией относится к парасексуальным:

1. трансформация – передача генетической информации от бактерий к бактерии с помощью свободной растворимой ДНК;

2. конъюгация – передача части генетической информации через конъюгационные мостики с помощью F-фактора (фактора фертильности, или плодовитости). Этот фактор относится к числу плазмид.

3. трансдукция – передача генетического материала посредством умеренного бактериофага.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: