 |
Генетика как наука. Типы наследования признаков
|
|
|
|
Генетика – наука о законах наследственности и изменчивости. Термин «генетика» ввел в биологию У. Бэтсон в 1906 г. Из общей генетики выделяют генетику человека, генетику животных, генетику растений, генетику бактерий. Разделами общей генетики являются: молекулярная генетика, цитогенетика, популяционная генетика и другие. Важным разделом генетики человека является медицинская генетика.
Основные законы наследственности были открыты Г. Менделем (1822-1884). Г. Мендель проводил опыты на растениях гороха. За 8 лет работы он изучил около 20 000 этих растений. Для исследований Менделя горох оказался наиболее подходящим растением: у него было много потомков (семян), он был самоопыляющимся и имел резко выраженные признаки (например, цвет или поверхность горошин).
Г. Мендель использовал в работе гибридологический метод: подбирал пары растений для скрещивания, анализировал наследование отдельных признаков у потомков нескольких поколениях и проводил их точный количественный учет. Результаты опытов были изложены в работе «Опыты над растительными гибридами» (1865 г.). Г. Мендель начинал скрещивание растений гороха, которые отличались одним признаком – горошины (семена) желтые и горошины зеленые. Такие признаки называют альтернативными (два состояния одного признака). Они определяются аллельными генами, которые расположены в одинаковых локусах гомологичных хромосом.
2. Закономерности наследования при моногибридном и полигибридном скрещиваниях (схема 1 )
Схема 1 – Скрещивание по Менделю
В настоящее время для записи приняты условные обозначения.
Р АА ´ аа Р (parentes) – родители
G A a G (gametes) – гаметы
|
|
|
F1 Aa F (fillies) – потомки
P (F1) Aa ´ Aa
На первом месте всегда записывается генотип женского организма
G A a A a Р (F1) – родительскими являются
F2 AA, Aa, Aa, aa гибриды первого поколения
Отношение 3:1 по фенотипу – 3 части растений с желтыми горошинами,1 часть – с зелеными; отношение по генотипу – 1: 2: 1.
Заглавные буквы обозначают доминантные гены, прописные – рецессивные. Доминантными называются признаки, которые проявляются в гомозиготном и гетерозиготном состоянии. Рецессивные признаки проявляются только в гомозиготном состоянии. Если в генотипе содержатся одинаковые аллельные гены, то такая особь называется гомозиготной, или чистой линией. У нее образуется один тип гамет и при скрещивании с такой же по генотипу особью не происходит расщепления. При скрещивании двух гомозиготных особей (по доминантному и рецессивному признакам) в потомстве будут особи Аа. Они называются гетерозиготными, так как содержат два разных гена одной аллели. При скрещивании между собой они дают расщепление по фенотипу: 3 части горошин желтого цвета и 1 часть горошин зеленого цвета.
Скрещивание, при котором анализируется одна пара альтернативных признаков, называется моногибридным, если две пары признаков – дигибридным, если более двух пар – скрещивание называется полигибридным.
По результатам моногибридного скрещивания сформулированы два закона Менделя.
Первый закон – закон единообразия гибридов первого поколения: при скрещивании гомозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, наблюдается единообразие гибридов по фенотипу и генотипу.
Второй закон – закон расщепления признаков у гибридов второго поколения: при скрещивании между собой гибридов первого поколения, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу в отношении 3:1 (3 части особей с доминантным признаком, 1 часть особей с рецессивным признаком), по генотипу 1:2:1 (1 часть особей – доминантные гомозиготы (АА), 2 части особей – гетерозиготы (Аа), 1 часть особей – рецессивные гомозиготы (аа)).
|
|
|
При дигибридном скрещивании, когда растения отличались по двум парам альтернативных признаков, Мендель получил следующие результаты:
А- желтые горошины В – гладкая поверхность горошин
а – зеленые горошины b – шероховатая (морщинистая)
поверхность горошин
желтые гладкие зеленые морщинистые
Р ААВВ ´ ааbb P(F1) AaBb x AaBb
G AB ab
Гомозиготы образуют один тип Дигетерозиготы образуют
гамет – из каждой пары генов в четыре типа гамет –
гамету идет один ген свободно комбинируются
гены разных пар.
Для записи результатов полигибридного скрещивания обычно используют решетку Пеннета (таблица 2).
Таблица 2 – Решетка Пеннета
Всего получается 16 комбинаций: 9 частей А-В-: 3 части A-bb: 3 части ааВ-: 1 часть ааbb. Такая схема записи называется фенотипическим радикалом (запись генотипа на основе фенотипа). Запись А-В- или А-bb означает, что фенотип не зависит от того, какой ген будет на месте черточки – доминантный или рецессивный – проявляться будет доминантный признак.
Если подсчитать отдельно соотношение по парам признаков 12А-: 4аа, 12B-: 4bb – в обоих случаях мы получим соотношение 3:1.
На основе полученных результатов можно сделать вывод, что при скрещивании гетерозиготных особей, которые анализируются по нескольким парам альтернативных признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в отношении (3+1)n, где n – число признаков в гетерозиготном состоянии.
Третий закон Менделя – закон независимого наследования признаков: при скрещивании гомозиготных особей, анализируемых по нескольким парам альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается независимое наследование признаков и соответствующих им генов.
|
|
|
Для объяснения результатов скрещиваний, проведенных Менделем, в 1902 г. У. Бэтсон предложил гипотезу чистоты гамет: у гибрида гены не гибридизируются и находятся в чистом аллельном состоянии. Цитологическими основами законов Менделя является механизм мейоза. Гомологичные хромосомы при мейозе расходятся, поэтому в гамету попадает один ген из аллельной пары.
Значение законов Менделя:
1. Законы универсальны, они применимы для всех живых организмов.
2. Г. Мендель ввел в биологию математический метод. Его законы имеют статистический характер, это законы больших чисел.
|
|
|
