Лекция №6 Хромосомная теория наследственности Т. Моргана

Лекция №5 Типы и варианты наследования признаков.

Наследование – это процесс передачи наследственной информации от одного поколения к другому.

Типы наследования (слайд).

1) Моногенный тип – один признак контролируется парой или несколькими парами аллельных генов.

2) Полигенный тип – один признак контролируется несколькими парами неаллельных генов.

Формы взаимодействия аллельных генов.

Полное доминирование – форма взаимодействия аллельных генов, при которой доминантный ген, подавляет полностью действие рецессивного гена. (слайд)

Неполное доминирование – когда проявление доминантного гена сдерживается рецессивным геном и в фенотипе гетерозигот наблюдается промежуточное проявление признаков (слайд).

Сверхдоминирование – в гетерозиготном организме рецессивный ген усиливает действие доминантного гена (явление гетерозиса или гибридная сила). Используется в селекции растений.

Кодоминирование – аллельные гены не влияют друг на друга. Каждый из них обеспечивает развитие своего признака (IV группа крови по системе АВО).

Множественные аллели – когда проявление одного признака контролируется 3-мя и более аллельными генами. Это возникает в результате многократной мутации одного и того же гена. Например: наследование групп крови по системе АВО (слайд).

Ландштейнер в 1900 г., Янский в 1907 г. установили у людей 4 гр. крови. В 1925 г. Берхштейн доказал, что наличие специфических белков в эритроцитах определяется 3-мя аллельными генами.

В эритроцитах крови макаки – резус находится особый белок, который был обнаружен и у людей (85 %). Этот белок был назван резус-фактором, а т.к. по химической природе – это белок, то в настоящее время его и называют резус-белком. Синтез резус-белка обуславливается доминантным геном, который обще принято обозначать – Rh, его рецессивную аллель – rh.

Форма взаимодействия этих генов – полное доминирование. У гомо- и гетерозигот (RhRh, Rhrh) будет резус положительная кровь.

У гомозигот по рецессивному гену (rhrh) – кровь резус отрицательная (их 15%).

Резус конфликт может возникнуть у резус-отрицательной женщины во время беременности, если она вынашивает резус-положительный плод. (слайд).

Плейотропия – явление, при котором один ген обуславливает развития нескольких признаков. Если один из признаков – летальность, то ген в гомозиготном организме вызывает его гибель, тогда расщепление в потомстве будет 1:2 (слайд).

Характеристика форм взаимодействия неаллельных генов.

Эпистаз – подавление действия генов одного аллеля генами другого. Различают доминантный и рецессивный эпистаз. Доминантный эпистаз – когда доминантный ген (эпистатический) подавляет действие другого доминантного неаллельного гена (гипостатического). При дигибридном скрещивании в F₂ будет расщепление 12:3:1 или13:3 (слайд).

Рецессивный эпистаз – когда рецессивный ген в гомозиготном состоянии подавляет действие доминантного гена другой аллели. В F₂ будет расщепление 9:3:4.

Комплементарное действие генов – когда два неаллельных гена совместно дают новое проявление признака, не свойственное для каждого из них в отдельности. При дигибридном скрещивании в F₂ возможно расщепление фенотипов 9:7, 9:6:1, 9:3:4, 9:3:3:1. (слайд).

Полимерия – когда один признак контролируется несколькими парами неаллельных генов. Интенсивность выраженности признака может быть прямо пропорционально количеству доминантных генов, тогда расщепление в F₂ 1:4:6:4:1. Когда полимерные гены не усиливают друг друга, тогда расщепление будет 15:1 (слайд).

Сцепленное с половыми хромосомами наследование. – слайд.

Признак сцепленный с Y хромосомой передается по мужской линии от отца к сыну.

Признак сцепленный с X хромосомой передается крест на крест. От отца к дочерям, от матери к сыновьям. Если признак обусловлен рецессивным геном, то он будет проявляться у мужчин и в гомозиготном состоянии у женщин. Если признак обусловлен доминантным геном, то он будет проявляться как у мужчин, так и у женщин (в гомо и гетерозиготном состоянии).

Наследование может быть: независимое, если гены находятся в разных парах хромосом или в одной хромосоме на расстоянии более 50М; при этом комбинирование признаков у потомков происходит случайно (группы крови и Rh-фактор).

Неполное сцепленное, если расстояние между генами в одной хромосоме более 10М, но менее50 М. В этом случае между гомологичными хромосомами может проходить процесс кроссинговера; тогда часть потомков будут иметь сочетание признаков как у родителей, а другая часть – новое сочетание признаков.

Полное сцепление, если расстояние между генами в одной хромосоме менее 10 М, то процесс кроссинговера не идет, в этом случае потомки унаследуют такое же сочетание признаков, как у родителей.

Цитоплазматическая наследственность.

Она обусловлена генами, которые расположены в ДНК органелл цитоплазмы, таких как митохондрия, пластиды, центросома. Цитоплазматическая наследственность передаётся по материнской линии, т.к. органеллы цитоплазмы сперматозоида в оплодотворении не участвуют. Зигота, а следовательно новый, организм, получает органеллы цитоплазмы яйцеклетки.

Термин – хромосомы был предложен Вальдейером в 1888 году. Связь между хромосомными структурами клетки и преемственностью свойств организмов в ряду поколений была предположена Вильсоном и Бовери (1902-1907 г.), Сеттоном (1902-1903 г.) и детально разработана Т. Морганом (1908-1918 г.). Для генетических исследований Т. Морган взял мушку Drosofila - melanogaster. Особенности ее, как объекта генетического анализа:

1) Малое количество хромосом (4 пары).

2) Около 500 признаков, по которым масса вариаций проявления.

3) Очень лабильный геном. Признаки (гены) легко изменяются под действием различных факторов.

4) Дешевизна и простота содержания: t 22-24 С., сладкая питательная среда.

5) Короткий цикл развития (15 – 20 дней) и высокая плодовитость – до 40 поколений в год.

В период 1908-1918 г. Т. Морган с сотрудниками сделали ряд открытий и сформулировали хромосомную теорию.

Научные открытия:

1) Открытие хромосомного определения пола.

2) Открытие наследования признаков сцепленных с полом.

3) Открытие явления нерасхождения хромосом при мейозе.

4) Установление групп сцепления генов.

Наследование пола как менделирующего признака (т.е. по законам Менделя).

а) Гомогаметность женского пола (слайд 18) ♀XX,♂XY

б) Гомогаметность мужского пола (слайд 18) ♀ZW,♂ZZ

в) Ассиметрия мужского пола (слайд 18) ♀XX,♂XO

(2n) (2n-1)

г) Гаплоидность мужского пола (слайд 18) ♀2n,♂n

д) Определение пола у дрозофилы (1922 г.) (расположение генов мужского пола в аутосомах) (слайды 16, 17, 18) ♀2X→3A,♂X-6A (А – аутосомы)

Наследование признаков так или иначе зависимых от пола:

а) Признаки ограниченные полом (вторичные половые признаки):

1) жирность молока КРС – наследование по мужской линии,

2) ген обуславливающий рогатость КРС,

3) тип скелета, мышц, жира, волос у человека (слайды 8, 9)

б) Признаки, доминантность или рецессивность которых зависит от пола.

1) рогатость овец у ♂ – доминантный признак, у ♀ – рецессивный признак,

2) Облысение у человека у ♂ – доминантный признак, у ♀ – рецессивный признак.

в) Признаки, сцепленные с полом: (слайды 4, 5, 6, 7, 11) – эти признаки обусловлены генами, находящимися непосредственно в половых хромосомах).

Первый признак описал Гернер (1876 г.) - дальтонизм. Затем выявлены гены гемофилии, гипоплазии эмали зубов, рахита – все признаки рецессивные и сцеплены с Х-хромосомой; наследование "от матери к сыну" по женской линии, ("крис – крос"). В гомозиготном состоянии эти гены проявляются и у женщин.

Признаки сцеплены с Y – хромосомой наследуется по вертикали: "от отца к сыну":

1) волосатость мочки уха

2) перепончатость между пальцами

3) гипертрихоз (волосатость по краю ушной раковины)

4) наследственные формы ихтиоза

Нарушение расхождения хромосом при мейозе выявлено впервые у Drosоfila melanogaster (слайды 12,13)

♀ Aaxx

gam Axx, AO

Нерасхождение аутосом и половых хромосом.

У человека подобное нерасхождение вызывает патологии:

Синдром кошачьего крика – нерасхождение по 5 паре хромосом (частичная тригономия)

Синдром Дауна – трисомия по 21 паре хромосом;

Синдром Клайнфельтера;

Синдром Шершевского – Тернера; нерасхождение половых хромосом.

Синдром Трипло - Х и т.д.

Явление сцепления генов: На примере Drosоfila и опираясь на предположение Сеттона о локализации генов в хромосомах, установлены явления сцепленного наследования признаков. Оно может быть полным и неполным.

Параллельно выявлено нарушение сцепления генов в хромосомах – явление кроссинговера (слайды 2, 3).

Группа сцепления – совокупность генов 1 хромосомы. Число групп сцепления равно числу хромосом в гаплоидном наборе каждого вида.

В результате обнаружения кроссинговера, установлена линейность расположения генов в хромосоме:

Вероятность кроссинговера рассчитывается по формуле Т.Моргана:

Х=((a+b)/n)х100%, где а – число кроссинговерных форм I гр. сцепления, b – число кроссинговерных форм II группы сцепления, n- общее число потомков.

За единицу расстояния между генами принят 1% кроссинговера. По предложению Серебровского А.С. эту единицу назвали морганидой (М) в честь Т.Моргана.

Если расстояние между генами меньше 10 М или больше 50 М, то кроссинговер не идёт.

Основные положения хромосомной теории Т.Моргана.

1) Материальными носителями наследственной информации являются хромосомы, а в них гены.

2)Гены в хромосоме занимают определенное место – локус и расположены линейно.

3)Каждая хромосома представляет собой группу сцепления генов, которые наследуются совместно. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом.

4)Сцепление генов в хромосоме не абсолютно. Между гомологичными хромосомами может происходить обмен генами – кроссинговер.

5)% кроссинговера прямо пропорционален расстоянию между генами. Единицей расстояния между генами принят 1% кроссинговера, названный морганидой (М).

Генетические и цитологические карты хромосом.

Карта хромосом – схема расположения генов в хромосоме.

Различают:

1) Цитологические карты хромосом. Составляются на основании микроскопического изучения хромосом (электронная микроскопия). На них отражены размеры, форма, число хромосом в клетке и другие морфологические характеристики.

2) Генетические карты хромосом - их строят на основе учета результатов гибридизации.

При этом:

1) экспериментально определяют число кроссинговерных форм,

2) вычисляют % кроссинговера между генами по формуле Моргана.

3) располагают гены вдоль хромосомы линейно, пропорционально расстоянию (т.е. % кроссинговера) между ними.

Результат сопоставления генетических и цитологических карт хромосом подтверждает основные положения хромосомной теории Т.Моргана.

Дата добавления: 2013-12-12