30112

Хромосомная теория наследственности (Т. X. Морган и др.)

Доклад

Биология и генетика

Хромосомная теория наследственности Т. Доказано что количество наследственных признаков организма значительно превышает число хромосом гаплоидного набора. Так в гаплоидном наборе классического объекта генетических исследований мухидрозофилы есть только четыре хромосомы но число наследственных признаков и соответственно генов которые их определяют несомненно значительно больше. Это означает что в каждой хромосоме находится много генов.

Русский

2013-08-22

18.08 KB

9 чел.

10. Хромосомная теория наследственности (Т. X. Морган и др.)

   

      Доказано, что количество наследственных признаков организма значительно превышает число хромосом гаплоидного набора. Так, в гаплоидном наборе классического объекта генетических исследований - мухи-дрозофилы - есть только четыре хромосомы, но число наследственных признаков и, соответственно, генов которые их определяют, несомненно, значительно больше. Это означает, что в каждой хромосоме находится много генов. Поэтому вместе с признаками, которые наследуются независимо, должны существовать и такие, которые наследуются сцеплено друг с другом, так как они определяются генами, расположенными в одной хромосоме. Такие гены образуют группу сцепления. Количество групп сцепления в организмах определенного вида равно количеству хромосом в гаплоидном наборе (например, у дрозофилы 1пара = 4, у человека 1пара = 23). 
     Экспериментальные исследования явления сцепленного наследования провел выдающийся американский генетик Т. X. Морган со своими сотрудниками. Их результаты обосновали предложенную учёными хромосомную теорию наследственности. 
     Следует отметить, что Т. X. Морган, как в свое время Г. Мендель, удачно избрал для исследований муху-дрозофилу, которая впоследствии стала классическим объектом для генетических экспериментов. Дрозофил легко содержать в лабораториях, у них высокая плодовитость, быстрая смена поколений (при оптимальных условиях содержания новое поколение возникает каждые полторы-две недели), небольшое число хромосом, что упрощает наблюдения. 
     Явление сцепленного наследования Т. X. Морган установил в процессе следующего опыта. Самцов дрозофилы, гомозиготных за доминантными аллелями окраски тела (серое) и формой крыльев (нормальные), скрестили с самками, гомозиготными за соответствующими рецессивными аллелями (черное тело - недоразвитые крылья). Генотипы этих особей обозначили соответственно ЕЕУУ и ееуу. Все гибриды первого поколения имели серое тело и нормальные крыла, то есть были гетерозиготными по обеим парами аллелей (генотип - ЕЕУУ). Затем гибридов скрестили с особями, гомозиготными за соответствующими рецессивными аллелями (анализирующее скрещивание). 
      Теоретически можно было ожидать два варианта расщепление. Если бы гены, что обусловливают окрас тела и форму крыльев, содержались в негомологичных хромосомах, то есть наследовались независимо, расщепление должно быть таким: 25% особей с серым телом и нормальными крыльями, 25% - с серым телом и недоразвитыми крыльями, еще 25% - с черным телом и нормальными крыльями и 25% - с черным телом и недоразвитыми крыльями (то есть в соотношении - 1:1:1:1). Если бы эти гены размещались в одной хромосоме и наследовались сцеплено, то было бы получено 50% особей с серым телом и нормальными крыльями и 50% - с черным телом и недоразвитыми крыльями (т.е. 1:1). 
      На самом деле 41,5% особей имели серое тело и нормальные крылья, 41,5% - черное тело и недоразвитые крылья, 8,5% - серое тело и недоразвитые крылья и 8,5%-черное тело и нормальные крылья, то есть расщепление приближалось к соотношению фенотипов 1:1 (как в случае сцепленного наследования), но вместе с тем проявились все четыре варианта фенотипа (как в случае независимого наследования). На основании этих данных Т. X. Морган предположил, что гены, определяющие окраску тела и форму крыльев, расположены в одной хромосоме, но в процессе мейоза при образовании гамет гомологические хромосомы могут обмениваться участками, т.е. имеет место явление, получившее название перекрёст хромосом, или кроссинговер . 
     Кроссинговер - обмен участками гомологичных хромосом в процессе клеточного деления, преимущественно в профазе первого мейотического разделения, иногда в митозе. Опытами Т. Моргана, К. Бриджеса и А. Стертеванта было показано, что нет абсолютно полного сцепления генов, при котором гены передавались бы всегда вместе. Вероятность того, что два гена, локализованные в одной хромосоме, не разойдутся в процессе мейоза, колеблется в пределах 1-0,5. В природе преобладает неполное сцепление, обусловленное перекрёстком гомологичных хромосом и рекомбинацией генов. Цитологическая картина кроссинговера была впервые описана датским ученым Ф. Янсенсом .
        Кроссинговер проявляется только тогда, когда гены находятся в гетерозиготном состоянии (АВ / ав). Если гены находятся в гомозиготном состоянии (АВ / АВ или аВ/аВ), обмен идентичными участками не дает новых комбинаций генов в гаметах и в поколении. Частота (процент) перекрёстка между генами зависит от расстояния между ними: чем дальше они располагаются друг от друга, тем чаще происходит кроссинговер. Т. Морган предложил расстояние между генами измерять кроссинговером в процентах, по формуле:

N1/N2 X 100 = % кроссинговера,

где N1 - общее число особей в F; 
      
 N2 - суммарное число кроссоверных особей. 

       Отрезок хромосомы, на котором осуществляется 1% кроссинговера, равна одной морганиде
 (условная мера расстояния между генами). Частоту кроссинговера используют для того, чтобы определить взаимное расположение генов и расстояние между ними. Для построения генетической карты человека пользуются новыми технологиями, кроме того построены цитогенетические карты хромосом. 
 Различают несколько типов кроссинговера: двойной, множественный (сложный), неправильный, неровный. 
Кроссинговер приводит к новому сочетанию генов, вызывает изменение фенотипа. Кроме того, он наряду с мутациями является важным фактором эволюции организмов. 
Указанные доказательства были положены в основу хромосомной теории наследственности: 
        1. Гены размещаются в хромосомах по длине в линейном порядке; различные хромосомы содержат неодинаковое число генов; набор генов каждой из негомологичних хромосом - уникальный. 
        2. Аллельные гены занимают определенные и идентичные локусы (места) гомологичных хромосом. 
       3. Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления, благодаря чему имеет место сцепления некоторым признакам, которые вместе (сцепленные) передаются потомкам. Количество групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом. Сцепление не абсолютное. 
      4. Во время мейоза, которое происходит только при образовании гамет, диплоидные число хромосом уменьшается вдвое (гаплоидные число). Это соответствует закону расщепления, согласно которому генетический материал обоих родителей по-разному комбинируется в гаметах. 
      5. Согласно закону независимого распределения родительские и материнские наборы не сцепленных генов расщепляются независимо друг от друга. Если не сцепленные гены расположены в разных хромосомах, то во время мейоза материнские и отцовские хромосомы должны распределиться между гаметы случайно. 
      6. Между генами гомологичных родительских и материнских групп сцепления могут происходить, благодаря кроссинговеру, реципрокные рекомбинации. Этому соответствует образование хиазм при конъюгации гомологичных хромосом в мейозе (генетический кроссинговер). 
     7. Сила сцепления между генами обратно пропорциональна расстоянию между ними. Чем ближе расположены гены в одной хромосоме, тем сильнее их сцепление, тем меньше будет возникать рекомбинаций между ними, и наоборот. Расстояние между генами измеряется в процентах кроссинговера. Один процент кроссинговера соответствует одной морганиди. 
      8. Каждый биологический вид характеризуется специфическим набором хромосом –
 кариотипом.

Генетические карты хромосом — это схема взаимного расположения и относительных расстояний между генамиопределенных хромосом, находящихся в одной группе сцепления.

Впервые в 1913 — 1915 годах на возможность построения генетических карт хромосом указывают Т. Морган и его сотрудники. Они экспериментально показали, что основываясь на явлениях сцепления генов и кроссинговера можно построить генетические карты хромосом. Возможность картирования основана на постоянстве процента кроссинговера между определенными генами. Генетические карты хромосом составлены для многих видов организмов: насекомых (дрозофила, комар, таракан и др.), грибов (дрожжи, аспергилл), для бактерий и вирусов.

Генетические карты человека используются в медицине при диагностике ряда тяжелых наследственных заболеваний человека. В исследованиях эволюционного процесса сравнивают генетических карты разных видов живых организмов. Помимо генетических, существуют и другие карты хромосом.

Физическая карта – графическое представление порядка следования физических маркеров (фрагментов молекулы ДНК), расстояние между которыми определяется в парах нуклеотидов.

Рестрикционная карта – вид физической карты, на которой указан порядок следования и расстояния между сайтами расщепления ДНК рестриктазами (обычно участок узнавания рестриктазы 4-6 п.н.). Маркерами этой карты являются рестрикционные фрагменты/сайты рестрикции. 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64530. Теоретические основы информатики 19.31 KB
  Информатика это техническая наука о способах передачи хранения и переработки информации средствами вычислительной техники а также изучающая принципы функционирования этих средств и методы управления ими.
64531. Инструментальные стали 301.5 KB
  Основными материалами для режущих инструментов являются инструментальные стали. К ним относятся углеродистые легированные и быстрорежущие стали. Углеродистые стали. Эти стали обладают высокой твердостью после окончательной термической обработки...
64534. Конкуренция как экономическая категория. Понятие и виды конкуренци 21 KB
  Количество конкурентов как уже имеющихся так и потенциально должно быть достаточным для того чтобы устранить экстраординарные доходы Все экономические агенты должны обладать приемлемым знанием рыночных возможностей...
64535. КАУЧУКИ И РЕЗИНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ 95 KB
  Резины - продукты вулканизации натурального или синтетических каучуков и представляют собой многокомпонентные смеси. Резиновая смесь изготавливается путем введения в каучуки минеральных или углеродных порошкообразных наполнителей
64536. Теории происхождения государства и права 36 KB
  Изучение процесса происхождения государства и права имеет не только теоретическое. Изучение процесса происхождения государства и права позволяет понять социальную сущность государства установить место и роль государства в жизни общества.
64537. ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ СТРАН АЗИИ И АФРИКИ. ЯПОНИЯ В 20—30-е ГОДЫ 20.88 KB
  Влияние войны и революции в России на страны Азии и Африки. В зоне военных действий оказались страны Ближнего Востока в армиях Антанты участвовали солдаты ряда колоний. Страны Азии и Африки составляли важный резерв сырья и продовольствия а также рабочей силы.
64538. ОБЩЕТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 66.5 KB
  Под безопасностью понимают состояние деятельности при котором с достаточной вероятностью исключено проявление опасностей или отсутствие явной опасности. Количественной оценкой опасности служит риск который определяется как частота или вероятность появления...