Закономірності спадковості ознак – Спадковість і мінливість організмів – Розмноження та індивідуальний розвиток організмів

Біологія
Розмноження та індивідуальний розвиток організмів

Спадковість і мінливість організмів

Закономірності спадковості ознак

Хромосомна теорія спадковості

Згідно з цією теорією, будь-яка пара спадкових чинників локалізована в парі гомологічних хромосом, причому кожна хромосома несе по одному чиннику даної ознаки.
Основні положення хромосомної теорії спадковості:
1) ознаки організмів визначаються дискретними елементарними одиницями спадковості – генами;
2) ген – частина молекули ДНК;
3) гени знаходяться

в хромосомах. Кожна хромосома є групою зчеплення генів;
4) гени в хромосомах розташовані лінійно. Кожен ген у хромосомі займає певне місце (локус);
5) між гомологічними хромосомами може відбуватися обмін алельними генами (кросинговер);
6) відстань між генами в хромосомі пропорційна відсотку кросинговеру;
7) існують структурні й регуляторні гени;
8) структурні гени кодують синтез білків;
9) регуляторні гени контролюють і направляють діяльність структурних генів;
10) усередині гена можуть відбуватися рекомбінації і мутації;
11) генотип, будучи дискретним (що складається з окремих генів), функціонує як єдине ціле. На функцію генів впливають чинники як внутрішньоклітинного, так і зовнішнього середовища.

Моногібридне схрещування. Закони Менделя

Г. Мендель
Г. Менделю вперше вдалося визначити закони спадковості ознак у ряді поколінь. Він проводив гібридизацію – схрещування двох організмів, що належать до різних ліній. Потомство, одержане при гібридизації, називається гібридним, а окрема особина – гібридом. Схрещування, в якому беруть участь організми, що відрізняються лише однією парою альтернативних ознак, називається моногібридним.
Перше гібридне покоління прийнято позначати символом F1, батьківське покоління – Р. Мендель ввів поняття спадкового чинника, що відповідає за розвиток ознаки. Згодом такі чинники стали називати генами, а гени, розташовані в аналогічних ділянках гомологічних хромосом, – алельними генами, або алелями. Всі алелі мають строго певні місцеположення в гомологічних хромосомах – локуси. Сукупність усіх членів організму називається генотипом. Сукупність ознак організму, закладених у генотипі і які виявляються під впливом середовища, називається фенотипом. Для позначення одиниць спадковості введена буквена символіка. Гени, які викликають розвиток домінантної ознаки, прийнято позначати великими літерами латинського алфавіту (А, B, C, …), а рецесивного – малими (відповідно а, b, с, …). У процесі запліднення зливаються чоловічі та жіночі гамети, утворюється зигота, в якій об’єднуються гени, що відповідають за розвиток однієї й тієї ж ознаки. Наприклад, можуть об’єднатися два гени жовтого забарвлення насіння (AA), два гени зеленого (aa) або жовтого і зеленого (Aa). Зиготу, яка несе однакові алельні гени (AA або aa), називають гомозиготою, а організм, який розвивається з неї, – гомозиготним. Зигота з різними алельними генами (Aa) називається гетерозиготною, а організм – гетерозиготним.
Домінантною називають ознаку, яка завжди виявляється у фенотипі, якщо в генотипі є ген, який його визначає.
Рецесивною називають ознаку, яка виявляється у фенотипі, тільки якщо ген, який визначає його, знаходиться в гомозиготному стані.
На підставі проведених на рослинах гороху експериментів Мендель сформулював правила, відомі як закони МенделЯ.
1. Правило одноманітності гібридів першого покоління (перший закон Менделя): при схрещуванні двох організмів, що належать до різних чистих ліній (двох гомозиготних організмів), відрізняються за однією альтернативною ознакою, перше покоління гібридів буде одноманітним і нестиме тільки домінантну ознаку (при повному домінуванні).
2. Закон розщеплення (другий закон Менделя): при схрещуванні гібридів першого покоління (двох гетерозиготних організмів) у другому поколінні гібридів спостерігається розщеплення за фенотипом 3 : 1.
Гіпотеза чистоти гамет: при утворенні статевих клітин відбувається розбіжність спадкових чинників, які до цього знаходилися попарно в соматичних клітинах, унаслідок чого вони не можуть потрапити в одну гамету (тобто кожна гамета несе одну алель з пари).

Аналізуюче схрещування

Відкриті Менделем закони мають виняткове значення для сільського господарства і медицини. При виведенні нових порід свійських тварин і сортів культурних рослин підбирають батьківські пари з урахуванням домінування ознак, їх розщеплення в F2. При цьому необхідно знати, що гомо – чи гетерозиготні організми відібрані для селекційної роботи. Знаючи фенотип, не можна бути впевненими, що вихідні форми гомозиготні.
Для визначення генотипу використовують метод аналізуючого схрещування. Відомо, що фенотип однозначно відповідає генотипу тільки у разі рецесивної гомозиготи. Тому для встановлення генотипу особину схрещують з рецесивною гомозиготою. Оскільки всі гамети рецесивної гомозиготи несуть рецесивний ген, то характер розщеплення у нащадків за фенотипом відповідатиме типу гамет досліджуваних батьків.

Дигібридне схрещування

При дигібридному схрещуванні аналізується успадкування в потомстві двох ознак (якщо ознак більше за дві, схрещування називають полігібридним); гени ознак, які аналізують, повинні знаходитися в різних парах гомологічних хромосом.
Число фенотипів у другому поколінні при повному домінуванні визначається формулою:
.
Аналізуючи кожну ознаку окремо, одержуємо результат, який відповідає другому закону Менделя.
Закон незалежного успадкування ознак (третій закон Менделя): при дигібридному схрещуванні розщеплення по кожній парі алельних ознак відбувається незалежно.

Зчеплене успадкування

Гени, що розташовані в одній хромосомі, називають зчепленими. Вони успадковуються спільно і не розщеплюються згідно із законами Менделя.
Поява несподіваних фенотипів пояснюється тим, що хромосоми під час мейозу можуть так тісно зближуватися (Кон’югувати), що між ними відбувається перехрещення і обмін ділянками – кросинговеР.
Вірогідність кросинговеру залежить від розташування генів у хромосомі: чим далі вони стоять один від одного, тим частіше відбувається кросинговер. Відстань між зчепленими генами виражають у відсотках або морганідах, її числове значення дорівнює відсотку кросоверних особин серед нащадків. Якщо ця відстань більша за 50 %, то вірогідність кросинговеру така велика, що гени успадковуються практично незалежно. Відсоток кросинговеру дає можливість будувати генетичні карти – схеми можливого взаємного розташування генів у хромосомі.

Успадкування, зчеплене зі статтю

Хромосоми поділяються на два основні типи: АутосомИ, однакові у самців і самок, і Статеві хромосомИ, які відрізняються у різностатевих особин. У ссавців чоловіча стать гетерогаметна (утворює два типи гамет, які несуть Х – і Y-хромосоми), а жіноча – Гомогаметна (утворює один тип гамет, що несуть тільки Х-хромосоми). Стать організму визначається у момент запліднення й обумовлена хромосомним набором зиготи.
Ознаки, гени яких розташовані в статевих хромосомах, називають зчепленими зі статтЮ. Оскільки X – і Y-хромосоми негомологічні, то в гетерогаметному організмі всі гени статевих хромосом представлені тільки однією алеллю. Такий стан гена називається гемізиготниМ, у цьому випадку ген обов’язково виявиться у фенотипі.

Цитоплазматична спадковість

Цитоплазматична спадковість – спосіб передачі генетичної інформації за допомогою структурних елементів цитоплазми. У клітинах еукаріот є органели, що містять власну ДНК – мітохондрії і хлоропласти. Ця ДНК, так само як і ядерна ДНК, зумовлює формування ознак організму. Цитоплазматична спадковість має материнський характер – успадковуються і виявляють себе лише гени, що містяться в цитоплазмі яйцеклітини. Цитоплазматично успадковується така ознака, як право – і лівозакрученість черепашки у ставковика.