Основы гинетики

а) выделение  в организме отдельных признаков  или свойств, наследование которых  может быть проанализировано соответствующими методами;

б) детерминация этих свойств особыми дискретными единицами наследственности, локализованными в структурах клетки (ядра) (Дарвин называл их геммулами, Де Фризпангенами, Вейсман - детерминатами). В современной генетике общепринятым стал предложенный В. Иогансеном (1909) термин ген.

   " Ген - элементарная единица наследственности, представляющая отрезок молекулы  дезоксирибонуклеиновой кислоты - ДНК (у некоторых вирусов - рибонуклеиновой кислоты - РНК). Каждый ген определяет строение одного из белков живой клетки и тем самым участвует в формировании признака или свойств организма. "³ 

3.  Каменский А. А., Соколова Н. А. ,Титов С. А. "Биология" , м., 1997 г. 

 

 Методы  Гальтона. Особняком стояли попытки установления закономерностей наследственности статистическими методами. Один из создателей биометрии - Ф. Гальтон применил разработанные им методы учета корреляции и регрессии для установления связи между родителями и потомками. Он сформулировал следующие законы наследственности (1889):

- регрессии,  или возврата к предкам

- анцестральной  наследственности, то есть доли  наследственности предков в наследственности потомков.

Законы  носят статистический характер, они  применимы лишь к совокупностям  организмов и не раскрывают сущности и причин наследственности, что могло быть достигнуто только с помощью экспериментального изучения наследственности разными методами и прежде всего гибридологическим анализом, основы которого были заложены еще Менделем. Так были установлены закономерности наследования качественных признаков: моногибридное - различие между скрещиваемыми формами зависит лишь от одной пары генов, дигибридное - от двух , полигибридное- от многих. При анализе наследования количественных признаков отсутствовала четкая картина расщепления, что давало повод выделять особую, так называемую слитную наследственность и объяснять ее смещением наследственных плазм скрещиваемых форм. В дальнейшем гибридологический и биометрический анализ наследования количественных признаков показал, что и слитная наследственность сводится к дискретной, но наследование при этом полигенное. В этом случае расщепление трудно обнаружить, так как оно происходит по многим генам, действие которых на признак осложняется сильным влиянием условий внешней Среды. Таким образом, хотя признаки можно разделять на качественные и количественные, термины "качественная" и "количественная" наследственность не оправданы, так как обе категории наследственности принципиально одинаковы. 
 

 

Развитие цитологии привело к постановке вопроса о материальных основах наследственности. Впервые мысль о роли ядра как носителя наследственности была сформулирована О. Гертвигом (1884) и Э. Страсбургером(1884) на основании изучения процесса оплодотворения. Т. Бовери (1887) установил индивидуальность хромосом и развил гипотезу о их качественном различии. Он же, а также Э. ван Бенедет (1883) установили уменьшение количества хромосом вдвое при образовании половых клеток в мейозе. Американский ученый У. Сетгон (1902) дал цитологическое объяснение закону Менделя о независимом наследовании признаков. Однако подлинное обоснование хромосомной теории наследственности было дано в работах Т. Моргана и его школы (начиная с 1911), в которых было показано точное соответствие между генетическими и цитологическими данными. В опытах на дрозофиле было установлено нарушение? независимого распределения признаков -  их сцепленное наследование. Это явление было объяснено сцеплением генов, то есть нахождением генов, определяющих эти признаки, в одной определенной паре хромосом. Изучение частоты рекомбинаций между сцепленными генами (в результате кроссинговера) позволило составить карты расположения генов в хромосомах.

Генетические  карты хромосом - схемы относительного расположения сцепленных между собой наследств, факторов — генов. Генетические карты хромосом отображают реально существующий линейный порядок размещения генов в хромосомах и важны как в теоретических исследованиях, так и при проведении селекционной работы, т. к. позволяют сознательно подбирать пары признаков при скрещиваниях, а также предсказывать особенности наследования и проявления различных признаков у изучаемых организмов. Имея Генетические карты хромосом, можно по наследованию «сигнального» гена, тесно сцепленного с изучаемым, контролировать, передачу потомству генов, обусловливающих развитие трудно анализируемых признаков; напр., ген, определяющий сморщенный эндосперм у кукурузы и находящийся в 9-й хромосоме, сцеплен с геном, определяющим пониженную жизнеспособность растения. Многочисленные факты отсутствия (вопреки законам Менделя) независимого распределения признаков у гибридов второго поколения были объяснены хромосомной теорией наследственности. Гены, расположенные в одной хромосоме, в большинстве случаев наследуются совместно и образуют одну группу сцепления, количество которых, таким образом, соответствует у каждого организма гаплоидному числу хромосом. Американский генетик Т. X. Морган показал, однако, что сцепление генов, расположенных в одной хромосоме, у диплоидных организмов не абсолютное; в некоторых случаях перед образованием половых клеток между однотипными, или гомологичными, хромосомами происходит обмен соответственными участками; этот процесс носит название перекреста, или кроссинговера. Обмен участками хромосом (с находящимися в них генами) происходит с различной вероятностью, зависящей от расстояния между ними (чем дальше друг от друга гены, тем  

позволяет обнаружить перекрест только при различии гомологичных хромосом по составу генов, что при кроссинговере приводит к появлению новых генных комбинаций. Обычно расстояние между генами на Генетических картах хромосом выражают как процент кроссинговера (отношение числа мутантных особей, отличающихся от родителей иным сочетанием генов, к общему кол-ву изученных особей); единица этого расстояния — морганида — соответствует частоте кроссинговера в 1 %. Итак, выделим основные положения хромосомной теории наследственности:

       1. Гены располагаются в хромосомах, различные хромосомы содержат  неодинаковое число генов, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

        2. Гены в хромосоме расположены линейно, каждый ген занимает в хромосоме определенный локус (место).

           3. Гены, расположенные в одной  хромосоме, образуют группу сцепления  и вместе (сцеплено) передаются потомкам, число групп сцепления равно  гаплоидному набору хромосом.

        4. Сцепление не абсолютно, так  как в профазе мейоза может  происходить кроссинговер и гены, находящиеся в одной хромосоме, разобщаются. Сила сцепления зависит от расстояния между генами в хромосоме: чем больше расстояние, тем меньше сила сцепле-ния₁ и наоборот. Расстояние между генами измеряется в процентах кроссинговера. 1% кроссинговера соответствует одной морганиде.⁴

       Генетические  карты хромосом составляют для каждой пары гомологичных хромосом. Группы сцепления нумеруют последовательно, по мере их обнаружения. Кроме номера группы сцепления, указывают полные или сокращённые назв. мутантных генов, их расстояния в морганидах от одного из концов хромосомы, принятого за нулевую точку, а также место центромеры. Составить Генетические карты хромосом можно только для объектов, у которых изучено большое число мутантных генов. Например, у дрозофилы идентифицировано свыше 500 генов, локализованных в её 4 группах сцепления, у кукурузы — около 400 генов, распределённых в 10 группах сцепления (рис. 1). У менее изученных объектов число обнаруженных групп сцепления

меньше гаплоидного  числа хромосом. Так, у домовой  мыши выявлено около 200 генов, образующих 15 групп сцепления (на самом деле их 20); у кур изучено пока всего 8 из 39. У 
 
 

4.  В. А. Орехова, Т. А. Лашковская, М. П. Шейбак "Медицинская генетика", Минск, 1997 г. 
 

 

Схема мейоза. 
 
 

Схема расщепления по признаку пола.

 

 

человека  из ожидаемых 23 групп сцепления (23 пары хромосом) идентифицировано только 10, причём в каждой группе известно небольшое число генов; наиболее подробные карты составлены 

Модели  генетического кода: 1-й тип — перекрывающийся код без запятых; 2-й тип — неперекрывающийся код без запятых; З-й тип — код с «промежутками», т.е. код с заняты». 

  

 

 
 

. -«*

 
 

Рис. 2. Генетическая карта хромосомы кишечной палочки. Цифры означает время, необходимое для переноса в клегку-реципиент генетнчесих маркёров, контролирующих: биосинтез ряда аминокислот, а также устойчивостьсть к стрептомицину и к Фагу Г,; эта цифры характеризуют расстояние между генами. Обозначения: adt — аденин; hit — гистиднн: try — триптофан: gat — галактоза; (or — лактоза: pro — пролин: ten — дейцин; tfe — треонин; TRtff — иетионнн; игр — аргинин'. mt — маннит; ryl — ксилоза: mol — мальтоза; itr — сернв; giy — гляпип: ttr н Т, — устойчивость к стрептомицину или фагу Т,. 

для половых  хромосом. У бактерий, которые являются   гаплоидными  организмами, имеется одна, чаще всего  непрерывная,   коль- 
 

Pin.    1.    Генетические    карты 7—10-и    хромосом   кукурузы*Цифры по длине  хромосомом

     оботачают расстояние от            конца   хромосомы в   морганндах: буквы — сокращённые   названия  признаков,     определяемых    соответствующими генами.

цевая хромосома и все гены образуют одну группу сцепления (рис. 2). При переносе генетич. материала из клетки- донора в клетку-реципиент, например при конъюга-

ции, кольцевая хромосома разрывается и образующаяся линейная структура переносится из одной бактериальной клетки в другую (у кишечной палочки в течение 110-120 мин). Искусственно прерывая процесс конъюгации, можно по возникшим типам рекомбинантов установить, какие гены успели перейти в клетку-реципиент. В этом состоит один из методов построения Генетических карт хромосом бактерий, детально разработанных у ряда видов. Ещё более детализированы Генетические карты хромосом некоторых бактериофагов.

Генетика  пола. Количество групп сцепленных генов оказалось равным количеству пар хромосом, присущих данному виду. Важнейшие доказательства хромосомной теории наследственности были получены при изучении наследования, сцепленного с полом. Ранее цитологи открыли в хромосомных наборах ряда видов животных особые, так называемые половые хромосомы, которыми самки отличаются от самцов. В одних  

других - самцы-2 одинаковые (ХХ, или ZZ), а самки – разные (ХУ, или ZW). Пол с одинаковыми половыми хромосомами называется гомогаметным, с разными - гетерогаметным. Женский пол гомогаметен, а мужской гетерогаметен у некоторых насекомых ( в том числе у дрозофилы) и всех млекопитающих. Обратное соотношение - у птиц и бабочек. Ряд признаков у дрозофилы наследуется в строгом соответствии с передачей потомству Х-хромосом. Самка дрозофилы, проявляющая рецессивный признак, например белую окраску глаз, в силу гомозигогности по этому гену, находящемуся в Х-хромосоме, передает белую окраску глаз всем сыновьям, так как они получают свою Х-хромосому только от матери. В случае гетерозиготности по рецессивному сцепленному с полом признаку самка передает его половине сыновей. При противоположном определении пола (самцы XX, или ZZ; самки-XY, или ZW) особи мужского пола передают сцепленные с полом признаки дочерям, получающим свою Х ( =Z) хромосому от отца. Иногда в результате нерасхождения половых хромосом при мейозе возникают самки строения XXY и самцы XYY. Возможны также случаи соединения Х-хромосом концами; тогда самки передают сцепленные Х-хромосомы своим дочерям, у которых и проявляются сцепленные с полом признаки. Сыновья же похожи на отцов (такое наследование называется гологеническим). Если наследуемые гены находятся в Y-хромосоме, то определяемые ими признаки передаются только по мужской линии - от отца к сыну (такое наследование называется голандрическим). Хромосомная теория наследственности вскрыла внутриклеточные механизмы наследственности, дала точное и единое объяснение всех явлений наследования при половом размножении, объяснила сущность изменений наследственности, то есть изменчивости.

     Нехромосомная теория наследственности. Первенствующая роль ядра и хромосом в наследственности не исключает передачи некоторых признаков и через цитоплазму, в которой обнаружены структуры, способные к самовоспроизведению. Единицы цитоплазматической (нехромосомной) наследственности отличаются от хромосомных тем, что они не расходятся при мейозе. Поэтому потомство при нехромосомной наследственности воспроизводит признаки только одного из родителей (чаще матери). Таким образом, различают ядерную наследственность, связанную с передачей наследственных признаков, находящихся в хромосомах ядра (иногда ее называют хромосомной наследственностью), и внеядерную наследственность, зависящую от передачи самовоспроизводящихся структур цитоплазмы. Ядерная наследственность реализуется и при вегетативном размножении, но не сопровождается