Л 5 Генетические законы. Законы Г.Менделя.Типы скрещивания. Хромосомная теория Т.Моргана.

1 См. Словарь терминов по генетике.

2 Типы скрещивания, применяемые в генетике.

7. Реципрокные скрещивания (взаимные) В прямом скрещивании в качестве доминантных используются материнские, в обратном — отцовские.

8. Возвратные (беккросс)Скрещивание гибрида 1 поколения с одним из родителей.

9. Анализирующие Скрещивание доминантной формы неизвестного генотипа с рецессивной гомозиготой. Производят для определения генотипа доминантной формы (при единообразии — гомо-, при расщиплении — гетеро-).

3 Типы наследования менделирующих признаков у человека. Наследование признаков при моногибридном, дигибридном и полигибридном скрещивании.

Основные закономерности наследования признаков впервые раскрыл австрийский исследователь, монах Августинского монастыря Г. Мендель в 1855—1865 гг. Он поставил перед собой задачу — выяснить, как наследуются отдельные признаки. Для этого Г. Мендель применил гибридологический метод.

Удачно был выбран Менделем и объект исследования — горох посевной. Это растение легко культивируется, неприхотливо, дает многочисленное потомство. Из множества сортов гороха Г. Мендель выбрал те, которые четко отличались по семи парам альтернативных признаков. В течение двух лет Г. Мендель проверял «чистоту» каждого сорта. Для этого он предоставил растениям возможность самоопыляться (горох — самоопыляющееся растение) и использовал в своих исследованиях такие сорта, у которых потомки в ряду поколений не изменялись по внешнему виду, т. е. сохраняли признаки родительских форм. В дальнейшем такие группы организмов были названы чистыми линиями.

Для проведения скрещиваний Г. Мендель отбирал растения чистых линий, отличающиеся по парам альтернативных признаков. В своей работе он сначала анализировал наследование одной пары признаков, затем двух и т. д. Важно то, что Г. Мендель вел точный учет числа потомков, унаследовавших разные родительские признаки. Это позволило ему установить количественные закономерности наследования признаков.

В одном из опытов Г. Мендель изучал наследование окраски семян гороха. Он скрещивал растения, выращенные из желтых семян, с растениями, выращенными из семян зеленого цвета. Чтобы предотвратить самоопыление, Г. Мендель у растений одного сорта гороха удалял в цветках тычинки, у другого — пестики и проводил гибридизацию путем искусственного опыления.

Результаты скрещивания были однозначны: у всех гибридных растений первого поколения семена оказались желтыми независимо от того, материнским или отцовским было растение с такими семенами. Зеленая окраска семян у гибридов первого поколения не проявлялась. Т.о. Был выведен Закон единообразия гибридов первого поколения: При скрещивании гомозиготных родительских форм все гибриды первого поколения единообразны как по генотипу, так и по фенотипу.

Скрещивая растения Мендель обнаружил, что во всех случаях у гибридов первого поколения проявлялся лишь один из двух альтернативных признаков. Явление преобладания одних признаков над другими было названо доминированием,а преобладающие признаки — доминантными.Признаки, которые не проявлялись у гибридов первого поколения, получили название рецессивных.

Путем самоопыления гибридов первого поколения Г. Мендель получил второе поколение, в котором часть растений имели горошины желтого цвета и часть — горошины зеленого цвета. Появление в потомстве особей, различающихся по альтернативным признакам, называется расщеплением.В данном случае наблюдалось расщепление 3 : 1. Следовательно, рецессивный признаку гибридов первого поколения не исчезал, а только был подавлен и вновь проявлялся во втором поколении. Это обобщение позднее было названо законом расщепленияили вторым законом Менделя: При дальнейшем скрещивании гибридов первого поколения наблюдается расщипление признаков в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.

Гипотеза чистоты гамет. В гетерозиготе в первом поколении доминантный и рецессивный аллели не смешиваются, не разбавляются, а остаются чистыми, поэтому гетерозигота дает 2 типа гамет, причем гаметы гибридными быть не могут.

Закон независимого расщипления: в дигибридном скрещивании расщипление по одной паре признаков идет независимо от расщипления по другой паре признаков.

Законы Менделя выполняются при: полном доминировании, одинаковой жизнеспособности и плодовитости всех генотипов, при большом числе потомков, при одинаковой вероятности образования всех возможных типов гамет

4 Взаимодействие между генами.

В связи с тем, что каждый организм обладает огромным спектром признаков в генотипе для их реализации гены могут взаимодействовать друг с другом. Различают:

· взаимодействие аллельных генов: полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование (каждый аллель полностью и независимо от другого аллеля проявляет свое действие)

· взаимодействие неаллельных генов:

◦ комплиментарность (новый признак возникает только при одновременном присутствии определенных аллелей разных генов),

◦ эпистаз (один ген подавляет действие другого и проявляется новый признак),

◦ полимерия (за развитие нового признака отвечает несколько аллелей разных генов)

6 Сцепленные гены, кроссинговер. Хромосомная теория наследственности Т. Моргана.

В 1910 г. американский генетик Т. Морган экспериментально доказал, что гены расположены в хромосомах. Многочисленные исследования Моргана и его учеников привели к целому ряду важнейших открытий, которые легли в основу хромосомной теории наследственности.

Закон независимого наследования (третий закон Менделя) справедлив в том случае, если неаллельные гены находятся в разных парах хромосом. Однако количество генов у живых организмов значительно больше числа хромосом. Например, учеловека около 25 тыс. генов, а количество хромосом —23 пары (2п =46); у плодовой мушки дрозофилыприблизительно 14 тыс. генов и всего 4 пары хромосом (2п =8). Следовательно, каждая хромосома содержит множество генов.

Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются вместе.Совместное наследование генов Т. Морган предложил называть сцепленным наследованием(в отличие от независимого). Каждая пара гомологичных хромосом содержит гены, контролирующие одни и те же признаки, поэтому количество групп сцепления равно числу пар хромосом.Например, у человека 23 группы сцепления, а у дрозофилы — 4.

В 1906 г на опытах с душистым горошком было сделано предположение о том, что гены, в тех сочетаниях которые встречаются у родителей притягиваются друг к другу, а в новых сочетаниях отталкиваются. В 1910-12 годах Т.Морган получил большое количество таких случаев и предположил, что притяжение генов является следствием их локализации в одной паре гомологичных хромосом, т.е. Являются «сцепленными». Он предложил особую запись скрещивания в случае сцепления генов. Морган выявил 2 типа сцепления: полное — потомки похожи только на своих родителей и неполное — объясняется явлением кроссинговера появление потомков с новым сочетанием признаков.

Ученик Моргана Стертевант предположил, что чем дальше друг от друга в пределах хромосомы находятся гены, тем чаще между этими генами возникает кроссинговер. Поэтому предположил по величине кроссинговера определять расстояние между генами. За единицу расстояния принят 1% кроссоверных потомков и назван морганида. Сейчас сантиморган.

Все гены, расположенные в одной паре хромосом наследуются как 1 ген.

Основные положения хромосомной теории наследования:

Гены в хромосомах расположены линейно, занимая там определенное место — локус.

Все гены, расположенные в одной паре гомологичных хромосом, в случае полного сцепления наследуются как одна аллельная пара и образуют группу сцепления.

Число групп сцепления обычно равняется гаплоидному числу хромосом

Полное сцепление нарушается кроссинговером, который может быть одинарным и множественным.

Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами, поэтому является мерой этого расстояния.

За единицу расстояния между сцепленными генами принята 1 морганида — расстояние, на котором кроссинговер происходит с вероятностью 1 %.

В следствие интерферренции генов кроссинговер, который произошел на одном участке хромосом подавляет кроссинговер на соседних участках.

Т. Морган и сотрудники его лаборатории показали, что знание частоты кроссинговера между сцепленными генами позволяет строить генетические карты хромосом. Генетическая карта представляет собой схему взаимного расположения генов, находящихся в одной группе сцепления, с учетом расстояний между ними.

Генетические карты хромосом уже составлены для человека, многих видов животных, растений, грибов и микроорганизмов. Наличие генетической карты свидетельствует о высокой степени изученности того или иного вида организма и представляет большой научный интерес. Такой организм является прекрасным объектом для проведения дальнейших экспериментальных работ, имеющих не только научное, но и практическое значение. В частности, знание генетических карт позволяет планировать работы по получению организмов с определенными сочетаниями признаков, что широко применяется в селекционной практике. Генетические карты хромосом человека используются в медицине для диагностики и лечения ряда наследственных заболеваний.