V. Наследственность и изменчивость

1. Наследственность и изменчивость – универсальные свойства живого. Мендель – основоположник современной генетики. Закономерности наследования признаков при моногибридном скрещивании (I и II законы Менделя).

Генетика изучает закономерности наследственности и изменчивости - два основных свойства живой материи всех организмов.

Наследственность – это свойство живых систем передавать из поколения в поколение особенности морфологии, физиологии и индивидуального развития в определенных условиях среды.

Благодаря наследственности каждый вид организмов воспроизводит себе подобных из поколения в поколение. Материальными носителями наследственности информации являются гены.

Основоположником современной генетики является Г.Мендель. Основные закономерности свойств и признаков в поколениях были открыты Г.Менделем в опытах на горохе. Горох – самоопыляемое растение. В своих опытах Мендель использовал гибридологический метод, т.е. скрещивал особей с различными генотипами. Моногибридное скрещивание – скрещивание особей, различающихся по 1 паре альтернативных признаков.

I закон Менделя – закон единообразия гибридов I поколения, правило доминирования - При скрещивании гомозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков(зеленые и желтые семена гороха), наблюдается единообразие гибридов I поколения (все желтые).

(Единообразие обусловлено доминированием аллеля А, определяющего желтый цвет, над аллелем а - зеленый).

Затем Мендель скрестил гибридов I поколения между собой.

II закон Менделя – правило расщепления

При скрещивании гибридов I поколения во втором поколении наблюдается расщепление в соотношении 3:1 (по генотипу 1: 2: 1).

 

Особи, содержащие хотя бы один доминантный ген А, имели желтую окраску семян (явление доминирования), а оба рецессивных гена (аа) - зеленую.

 

2. Гибридологический анализ – фундаментальный метод генетики. Дигибридное и полигибридное скрещивание.

Особенности гибридологического метода, использованные Менделем.

1) Все эксперименты Мендель начинал только с чистыми линиями.

Чистые линии - это особи, не дающие расщепления по изучаемым признакам, и имеющие только один тип гамет. Примером чистых линий являются особи с генотипами АА; ВВ; ааВВ; ААвв; аавв

2)Мендель изучал наследование по отдельным признакам, а не по всему комплексу генов. Так, чистые линии гороха при моногибридном скрещивании отличались только по цвету (желтый и зеленый), при дигибридном – по двум признакам – по цвету и форме и т.д.

3) Мендель проводил точный количественный учет наследования каждого признака в ряду поколений.

4) Изучал характер потомства каждого гибрида в отдельности.

Гибридизация – это скрещивание особей с различными генотипами.

Моногибридное скрещивание – скрещивание особей, различающихся по 1 паре альтернативных признаков.

Дигибридное - по двум парам, полигибридное – по многим парам.

 

3. Закон независимого комбинирования признаков и его цитологические основы на примере III закона Менделя. Виды взаимодействия аллелей.

Изучив наследование одной пары аллелей, Мендель решил проследить наследование двух признаков одновременно. Для этого он использовал гомозиготные растения гороха, различающиеся по 2-м парам альтернативных признаков: цвету (жёлтые и зелёные) и форме (гладкие и морщинистые). В результате в 1 поколении он получил все растения с жёлтыми гладкими семенами, т.е. было показано, что закон единообразия гибридов 1 поколения проявляется и при полигибридном скрещивании.

Затем он опять скрестил гибриды 1 поколения между собой. В потомстве оказалось:

9 частей – жёлтые гладкие (генотип А_В_)

3 - жёлтые морщинистые (А_ вв)

3 - зелёные гладкие (аа В_)

1 - зелёные морщинистые (аавв)

Отсюда вытекает

III закон Менделя – закон независимого наследования и комбинирования. (рис.6.5).

При скрещивании гомозиготных организмов, анализируемых по двум (или более) парам альтернативных признаков, во 2-ом поколении наблюдается независимое наследование и комбинирование признаков.

Впоследствии, в 1902 г., Бэтсон после открытия мейоза для объяснения II закона Менделя предложил цитологическое обоснование. Он показал, что в гамете может быть лишь один из пары аллельных генов

Гипотеза «чистоты» гамет:

Аллельные гены в гетерозиготном состоянии не изменяют друг друга, не смешиваются. Гамета «чиста», т.к. в ней находится только одна хромосома, несущая только один аллельный ген. При оплодотворении гаметы, несущие доминантный и рецессивный аллели, свободно и независимо комбинируются.

 

4. Виды взаимодействия аллелей: доминирование, неполное доминирование, кодоминирование, аллельное исключение. Примеры менделирующих признаков у человека.

1. Полное доминирование: А>a – когда один ген полностью подавляет действие

другого гена (выполняются законы Менделя). При этом гомозиготы по доминантному признаку и гетерозиготы фенотипически не отличимы (жёлтый горох).

2. Неполное доминирование АА=Аа=аа – домининтный ген не полностью подавляет рецессивный ген (рис.6.6). Гетерозиготные особи несут свой признак. В случае неполного доминирования расщепление по генотипу 1: 2: 1 совпадает с расщеплением по фенотипу 1: 2: 1 (красн., розов., белый).

3.Сверхдоминирование. АА < Аа

Доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляет себя сильнее, чем в гомозиготном. Например: АА – мухи менее плодовиты и живучи, чем Аа. (рецессивная летальная мутация у мух, явление гетерозиса у растений).

4.Кодоминирование А1+А2=С

Два аллеля равнозначны и в сочетании создают новый признак. Классический пример – 4 группа крови у человека.

5. Аллельное исключение. Когда в разных клетках у одной особи проявляются разные гены. Например, при инактивизации одной из Х-хромосом у женщин на некоторых участках кожи появляется витилиго – участки с мутантной Х-хромосомой. Х*х(витилиго) и х*Х(норма)