Периоды в развитии генетики Закономерности наследования при моно- и полигибридном скрещивании Виды взаимодействия аллельных генов Взаимодействие групп крови Множественное действие генов. Множественный аллелизм Виды взаимодействия неаллельных генов
Наука о закономерностях наследственности и изменчивости от латинского genetikos – относящийся к происхождению, рождению
1) выяснение механизмов хранения и передачи генетической информации от родительских форм к дочерним; 2) уточнение механизма реализации этой информации в виде признаков и свойств организмов в процессе их индивидуального развития под контролем генов и влиянием условий внешней среды; 3) определение типов, причин и механизмов изменчивости всех живых существ; 4) изучение взаимосвязи процессов наследственности, изменчивости и отбора как движущих факторов эволюции органического мира.
гибридологический, цитогенетический, биохимический, генеалогический, близнецовый, мутационный и др. центральное место принадлежит гибридологическому методу. Этот метод позволяет анализировать закономерности наследования и изменчивости отдельных признаков и свойств организма при половом размножении, а также изменчивость генов и их комбинирование.
I период 1900-1912 гг. – период переоткрытия законов Менделя 1865 г. основные законы генетики Г.Менделем 1900 г. переоткрытие законов Г. де Фриз, К. Корренс и Э. Чермак 1906 г. название науки ГЕНЕТИКА У. Бэтсон 1909 г. введены понятия: ген, генотип, фенотип В. Иоганнсен
II период 1912-1925 гг. школа Т.Моргана создание и утверждение хромосомной теории наследственности американского генетика Т. Моргана (1861-1945) и трёх его учеников – А. Стертеванта, К. Бриджеса, Г. Меллера, проведённые на плодовой мушке дрозофиле. 1913 г. Создание первой карты одной из хромосом дрозофилы А. Стертевантом доказан хромосомный механизм определения пола Т. Морганом и Э. Вильсоном
III период 1925-1940 гг. исследование мутаций (Г.Меллер, Г.Филиппов, Н.Вавилов) 1925 г. были получены первые искусственные мутации в СССР Г.А.Надсоном и Г.С.Филипповым в опытах по облучению дрожжей радием 1927 г. Опыты Г. Меллера по воздействию на дрозофилу рентгеновских лучей 1927 – 1940 гг. обнаружение мутагенного действия УФО и химических веществ
IV период 1941-1955 гг. исследование структуры ДНК Изучение биохимических процессов, лежащих в основе формирования наследственных признаков разных организмов, привело к важному обобщению, сделанному американскими генетиками Дж. Бидлом и Э.Тэтумом, согласно которого всякий ген определяет синтез в организме одного фермента 1944 г. Американский генетик О.Эвери выяснил природу генетической трансформации у бактерий 1953 г. расшифровка строения молекулы ДНК Дж.Уотсоном и Ф.Криком Достигнуты успехи в изучении наследственных болезней человека
V период 1953г … развитие молекулярной генетики Была открыта структура ДНК (Дж. Уотсон), Расшифрован генетический код (Ф. Крик), Химическим путём синтезирован ген (Г. Корана), Большой вклад в развитие генетики внесли отечественные учёные. Научные генетические школы созданы Вавиловым и др. Получили искусственным путём мутации – Филиппов, Вавилов сформулировал закон гомологических рядов наследственной изменчивости, Карпеченко предложил метод преодоления бесплодия у некоторых гибридов, Четвериков – основатель учения о генетике популяций, Серебровский – показал сложное строение и дробимость гена, Развивается генная инженерия
Единица наследственности - ген – отрезок молекулы ДНК, который занимает в хромосоме определенный локус Локус – участок хромосомы, в кот нах ген Признак – это физиологические, морфологические, биохимические и др. свойства организма, по которым он отличается от других Альтернативные признаки – взаимоисключающие признаки (противоположные)
Гомозиготный организм – организм, у которого в обеих гомологичных хромосомах находятся одинаковые аллельные гены, дает один сорт гамет. Гетерозиготный организм – организм, у которого в обеих гомологичных хромосомах находятся различные аллельные гены и образуется два типа гамет по данному признаку. Генотип – совокупность всех генов одного организма. Фенотип – совокупность всех признаков и свойств организма. Фенотип развивается на генетической основе в результате взаимодействия организма с условиями внешней среды.
Грегор Мендель (1822—1884) открыл основные законы наследования признаков в результате исследований, проведенных на горохе (Pisum sativum) в 1856—1863 г.г. Свои результаты он доложил в 1865 году и опубликовал в 1866 году.
Скрещивание, в котором родительские особи анализируются по одной паре альтернативных признаков называется моногибридным, по двум – дигибридным, по трем и более – полигибридным.
I закон единообразия гибридов первого поколения : При скрещивании гомозиготных особей, которые отличаются друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все потомство будет единообразно как по фенотипу, так и по генотипу
при скрещивании гибридов первого поколения между собой в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.
аллельные гены, находясь в гетерозиготном состоянии не сливаются, не разбавляются и не изменяют друг друга
при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга двумя и более парами альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается независимое наследование признаков. В результате появляются гибридные формы, несущие признаки в сочетаниях, не свойственных родительским особям
Признаки, наследуемые по законам Менделя называются менделирующими Доминантные – карие глаза, темные волосы, наличие веснушек, ямочки на щеках, праворукость, положительный резус фактор, нормальная свертываемость крови, полидактилия и др. Рецессивные – голубые глаза, светлые волосы, отрицательный резус фактор, нормальное строение конечности, дальтонизм и т.д.
Анализирующее скрещивание заключается в том, что особь, генотип которой неясен, но должен быть выяснен, скрещивается с рецессивной формой Если от такого скрещивания все потомство окажется однородным, значит анализируемая особь гомозиготна. Если от такого скрещивания произойдет расщепление, значит анализируемая особь гетерозиготна.
Виды взаимодействия: 1 – полное доминирование 2 – неполное доминирование 3 – сверхдоминирование 4 – кодоминирование
Полное доминирование – такое взаимодействие, при котором проявление доминантного аллеля А не зависит от присутствия аллеля а, а проявление рецессивного аллеля возможно лишь в гомозиготном состоянии. Иначе говоря ген А полностью подавляет ген а Пример: ген карих глаз полностью перекрывает ген голубых глаз
Неполное доминирование – такое взаимодействие, при котором доминантный ген не полностью подавляет рецессивный. Развитие признака зависит от дозы доминантного аллеля. У гетерозигот признак проявляется частично, тогда как у доминантных гомозигот полностью
Сверхдоминирование – у доминантного аллеля в гетерозиготном состоянии отмечается более сильное проявление, чем в гомозиготном состоянии Пример: ген крупной масти у рыб проявляется в гетерозиготном состоянии больше (рыбы крупнее), чем в гомозиготном (рыбы средней величины)
Кодоминирование – такое взаимодействие, при котором оба гена из аллельной пары проявляют себя в равной степени доминантными, в результате у гетерозигот появляются новые свойства, не похожие на свойства родителей Пример: наследование групп крови. Ген группы крови А и ген группы крови В совместно в генотипе дают 4 группу крови АВ
Группа крови Антиген в эритроците Антитело в сыворотке Генотип О ( I ) А ( II ) В ( III ) АВ ( IV ) 0 А В АВ αβ β α 0 І 0 І 0 І А І 0, І А І А І В І 0, І В І В І А І В
Наследовании групп крови по системе М N, открытой в 1927 году. Эта система определяется двумя аллелями: I М, I N. Оба аллеля кодоминантны. Генотипы: I М I М (в фенотипе фактор М) I N I N (в фенотипе фактор N ) I М I N (в фенотипе фактор М и N )
В 1940г. у макаки-резус из эритроцитов выделили антиген, получивший название резус-фактор. 85% европейцев резус-положительны, 15% - резус-отрицательны. Резус-конфликт - несовместимость крови по резус-фактору между резус-отрицательной (Rh − ) матерью и резус-положительным (Rh + ) ребенком.
Плейотропия – такое явление, когда один ген отвечает за развитие нескольких признаков. Пример: ген арахнодактилии (паучьи пальцы) или болезнь Марфана вызывает нарушение развития соединительной ткани и оказывает влияние на развитие нескольких признаков: нарушение в строении хрусталика глаза, аномалии в строении сердечно-сосудистой системы, суставов и т.д.
Взаимодействие нескольких пар аллельных генов, отвечающих за развитие одного признака Данный вид взаимодействия наблюдается при наследовании групп крови, резус фактора (С, Д, Е гены), структуры гемоглобина
Действие одного гена может усиливать (интенсификатор) или ослаблять (супрессор) действие другого гена
гены находящиеся в разных хромосомах, но отвечающие за развитие одного признака Виды взаимодействия: комплементарность, эпистаз, полимерия
Комплементарность - взаимодополняющие гены, при взаимодействии которых (обычно доминантных) формируется признак. А+В = эффект (признак) Расщепление при комплементарном взаимодействии может быть: 9:7, 9:3:3:1, 9:6:1
Эпистаз – это форма взаимодействия, при которой один ген подавляет действие другого из другой неаллельной пары. Ген подавитель может быть доминантным и рецессивным. Расщепление: 13:3, 12:3:1, 9:3:4
Полимерия – такое взаимодействие, при котором различные доминантные неаллельные гены могут оказывать действие на один и тот же признак, усиливая его проявление. Чем больше доминантных генов, тем ярче признак. Расщепление: 15:1, 1:4:6:4:1 Полимерные гены обозначаются одной буквой с индексом: А1,А2,А3 и т.д. Полимерно наследуются цвет кожи, рост, масса тела, АД
