Сцеплённое наследование генов

Уже в начале ХХ в. было признано, что законы Менделя носят всеобщий характер. Однако позже было замечено, что у душистого горошка два признака – форма пыльцы и окраска цветков – не дают независимого распределения в потомстве: потомки остались похожи на родителей. Постепенно таких исключений из третьего закона Менделя накапливалось всё больше. Стало ясно, что принцип независимого распределения в потомстве и свободного комбинирования распространяется не на все гены.

Объясняется это тем, что у любого организма признаков, а соответственно генов очень много, а число хромосом невелико. Следовательно, в каждой хромосоме должно находиться очень много генов. Закономерности наследования генов локализованных в одной хромосоме были выяснены американским генетиком Т. Морганом.

Предположим, что два гена – А и В находятся в одной хромосоме и организм, взятый для скрещивания, гетерозиготен по этим генам. В анафазе первого мейоза гомологичные хромосомы расходятся в разные клетки и образуется два сорта гамет вместо четырёх, как должно быть при дигибридном скрещивании в соответствии с третьим законом Менделя представлено на рисунке 11.

При скрещивании с гомозиготным организмом, рецессивным по обоим генам, ааbb, получается расщепление 1:1 вместо ожидаемого при дигибридном скрещивании 1:1:1:1. Такое отклонение от независимого распределения означает, что гены локализованные в одной хромосоме исследуются совместно (см. рис. 12).

Явление совместного наследования генов, локализованных в одной хромосоме, называется сцеплённым наследованием, а локализация генов в одной хромосоме – сцеплением генов. Сцеплённое наследование генов, локализованных в одной хромосоме, называют законом Моргана.

Рисунок 12. Гены, локализованные в одной хромосоме,

Все гены, входящие в одну хромосому, передаются по наследству совместно и составляют группу сцепления. Поскольку в гомологичных хромосомах находятся одинаковые гены, группу сцепления образуют две гомологичные хромосомы. Число групп сцепления соответствует числу хромосом в гаплоидном наборе (человек – 46 хромосом, 23 группы сцепления).

В пределах групп сцепления в профазе первого мейоза вследствие кроссинговера происходит перекомбинация генов. Поэтому при анализе наследования сцеплённых генов было обнаружено, что в некотором проценте случаев, строго определённом для каждой пары генов, сцепление может нарушаться.

Причиной нарушения сцепления служит кроссинговер – перекрест хромосом в профазе первого мейотического деления. Чем дальше друг от друга расположены гены в хромосоме, тем выше вероятность перекреста между ними и тем больше процент гамет с перекомбинированием генов, а следовательно и больший процент особей, отличных от родителей.

Таким образом, кроссинговер служит важным источником комбинативной генетической изменчивости. За единицу расстояния между генами в одной хромосоме принят 1% кроссинговера, названный морганидой.

2. Фенотип биологического материала при дигибридном скрещивании.

4. III – закон Менделя. Независимое комбинирование признаков.

1. Наследственность – свойство организмов передавать свои признаки в ряду следующих поколений.

2. Изменчивость – свойство организмов изменяться в пределах вида.

3. Локус – местоположение гена в хромосоме.

4. Аллельные гены – гены в гомологических хромосомах отвечающие за формирование одного признака.

5. Генотип – совокупность генов одного организма.

6. Фенотип – совокупность всех признаков организма.

7. Хромосомный набор – набор хромосом данного вида.

Гены представляют собой структурные и функциональные единицы наследственности. В перечисленных примерах гены ведут себя как отдельные единицы, т.е. наследуются независимо друг от друга и каждый из них определяет развитие одного какого-то признака, независимо от других. Поэтому может сложиться впечатление, что генотип это механическая совокупность генов, а фенотип – мозаика отдельных признаков. На самом деле это не так.

Если и отдельная клетка и организм являются целостными системами, где все биохимические и физиологические процессы строго согласованы и взаимосвязаны, то прежде всего потому, что генотип – это система взаимосвязанных генов.

Взаимодействуют друг с другом как аллельные, так и неаллельные гены расположенные в различных локусах.

Взаимодействие аллельных генов. Аллельные гены вступают в отношения типа доминантности – рецессивности. Это означает, что в генотипе существуют гены, реализующиеся в виде признака (доминантные) и гены, которые не могут проявиться в фенотипе (рецессивные). В сериях множественных аллелей эти отношения приобретают достаточно сложный характер. Один и тот же ген может выступать как доминантный по отношению к одной аллели и как рецессивный по отношению к другой.

В некоторых случаях имеет место неполное доминирование, когда признак у гибрида F₁ носит промежуточный характер. Бывает так же, что в потомстве проявляются признаки обоих родителей: в таком случае говорят о кодоминировании. Например, если один из родителей имеет группу крови А (II), а другой В (III), то в крови их детей присутствуют белки (антигены), характерные и для группы А и для группы В. Наличие этих антигенов приводит к развитию АВ (IV) группы крови.

Взаимодействие неаллельных генов. Известно много примеров, когда гены влияют на характер проявления определённого неаллельного гена или на саму возможность проявления этого гена. Простейший пример взаимодействия двух пар генов – наследование формы гребня у кур некоторых пород. В результате различных комбинаций этих генов возникает четыре формы гребня.

Общим правилом является то, что если два неаллельных гена действуют на развитие одного признака, менделевское расщепление не соблюдается. Такие формы взаимодействия неаллельных генов, как взаимодополняемость их действия или подавление одним геном неаллельного ему гена, касается качественных признаков. Но многие свойства организмов – масса, рост, жирность и количество молока не являются альтернативными. Такие признаки называют количественными. Они определяются неаллельными генами, действующими на один и тот же признак или свойство. Чем больше в генотипе доминантных генов, обуславливающих какой либо количественный признак, тем ярче этот признак выражается.

Часто наблюдается и противоположное явление: один ген влияет на многие признаки. У человека ненормальное развитие пальцев сопровождается нарушением строения хрусталика и развитием порока сердца.

Здесь в основе множественного эффекта тоже лежит действие одного гена, вызывающего нарушение развития соединительной ткани. Часто встречается множественное действие гена, при котором наряду с изменением тех или иных внешних признаков меняется и жизнеспособность особи: чаще она снижается, редко повышается. Вследствие мутации может быть блокирован любой этап биосинтеза, причем, чем более ранний этап блокируется, тем большее число соединений не может синтезироваться и тем больше фенотипических проявлений такой мутации.

Принято считать, что практически каждый ген влияет на фенотипическое выражение других генов или оказывает воздействие на несколько признаков организма. Широта фенотипического проявления гена, т.е. его множественного действия, зависит от времени вступления гена в действие в ходе онтогенеза.

Выражение «ген» определяет развитие признака в значительной степени условно, так как действие гена зависит от других генов, от генотипической среды.

Проблема происхождения половых различий, механизмов определения пола животных организмов очень важна и для теоретической биологии и для практики. Возможность искусственного регулирования пола животных была бы исключительно полезна для сельского хозяйства. Половое размножение свойственно почти всем организмам. Благодаря скрещиванию и комбинации генов возникают генотипы, способствующие успешному приспособлению особи к меняющимся условиям среды. Половой процесс обеспечивает широкое распространение внутри вида любого гена, особенно имеющего приспособительное значение.

Пол у животных определяется в момент оплодотворения яйцеклетки. В этом случае важнейшая роль в генетическом определении пола принадлежит хромосомному набору зиготы. В диплоидных наборах растений и животных содержатся парные гомологичные хромосомы, одинаковые по форме, с одинаковыми генами. Такие хромосомы одинаковые у женских и мужских организмов называются аутосомами. Но по одной паре хромосом женские и мужские особи различаются. В этой паре хромосомы не одинаковые по форме, размерам и находящимся в них генам. Это половые хромосомы. Женская особь человека содержит одинаковые ХХ хромосомы, мужская – ХУ. При созревании гамет, в результате мейоза, гаметы получают гаплоидный набор хромосом. При этом все яйцеклетки имеют по одной Х хромосоме. Гомогаметный пол образован одинаковыми хромосомами. У млекопитающих и человека это женские особи. Гетерогаметный пол образован не одинаковыми хромосомами. У человека – это мужской пол.

Таким образом, у многих организмов пол определяется комбинацией половых хромосом. Существуют разные типы определения пола. Отмечаются случаи, когда определение пола зависит от внешних условий. У морского червя, бонелии, плавающая личинка – самка, прикреплённая – самец. У рыб пол может меняться на протяжении жизни под влиянием условий среды.

Большинство растений и некоторые животные – гермафродиты, т.е. в одной особи сочетаются свойства обоих полов. Некоторые растения могут быть как однодомными (гермафродитами) так и двудомными.

В кариотипе человека 46 хромосом. Решающая роль принадлежит У хромосоме. Если яйцеклетка оплодотворена Х хромосомой, то развивается женский организм. Следовательно, женщина имеет одну Х хромосому от отца и одну Х от матери. Если яйцеклетка оплодотворяется У хромосомой, то развивается мужской организм. Мужчина получает Х хромосому от матери. Этим обусловлена особенность наследования генов, расположенных в половых хромосомах.

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: