Генетика вторая часть. Закон верен только для генов, находящихся в разных парах гомологичных хромосом

• Название: Закон верен только для генов, находящихся в разных парах гомологичных хромосом
• Дата: 10.01.2019
• Размер: 21.09 Kb.
• Имя файла: Генетика вторая часть.docx
• Тип: Закон; #63094

Сцепленное наследование

Биологической основой третьего закона Менделя является независимое расхождение хромосом при мейозе. Поэтому третий закон верен только для генов, находящихся в разных парах гомологичных хромосом.

Если гены находятся в одной паре гомологичных хромосом, то они наследуются вместе (сцеплено), потому что не могут разойтись независимо друг от друга.

Все гены, находящиеся в одной хромосоме, образуют группу сцепления. Закон Моргана: «Количество групп сцепления равняется количеству хромосом в гаплоидном наборе».

При полном сцеплении (встречается, например, у самцов дрозофил) дигетерозигота образует только два типа гамет.

Гораздо чаще встречается неполное сцепление, когда из-за кроссинговера при мейозе происходит обмен участками хромосом. Тогда дигетерозигота образует 4 типа гамет в неравном соотношении: большую часть составляют гаметы с группой сцепления, меньшую – рекомбинантные (кроссоверные) гаметы.

Доля рекомбинантных гамет (частота перекрёста) зависит от расстояния между генами в хромосоме, измеряется в условных единицах морганидах (сантиморганидах). Фраза «расстояние между генами А и В равняется 10 морганид» означает, что рекомбинантных гамет получится в сумме 10% (5%+5%), а нормальных – 90% (45% и 45%).

Генетическое картирование хромосом

Для хорошо изученных видов (например, дрозофилы) в 20 веке разными учеными были проведены тысячи анализирующих дигибридных скрещиваний. Сопоставление расстояний между различными генами в одной группе сцепления позволило построить полную генетическую карту группы, т.е. определить правильный порядок генов в ней.

Знание близко лежащих друг к другу (т.е. тесно сцепленных) генов позволяет отбирать маркеры для важных скрытых генов, чтобы с помощью этих маркеров определять наличие важного гена в организме до его проявления в виде признака.

Например, чтобы определить наличие у быка гена высокой молочности, надо убедиться, что у быка присутствует какой-либо тесно сцепленный с молочностью признак (а раньше  приходилось ждать, пока дочери этого быка родят и начнут давать молоко).

Для того чтобы сопоставить группу сцепления с определенной хромосомой, использовались хромосомы с измененной структурой. Проводилось дигибридное анализирующее скрещивание, в котором один признак был «хромосома с измененной структурой», а другой – один из признаков группы сцепления.

Генетика половых хромосом

На ранних стадиях дробления одна из двух Х-хромосом в каждой клетке женщины инактивируется, при последующих делениях она остается инактивированной. В результате женский организм получается мозаичным – в одной части клеток работает материнская Х-хромосома, в другой – отцовская.

Инактивированная хромосома в интерфазе находится в конденсированном расстоянии, ее можно увидеть в микроскоп (тельце Барра). По его наличию или отсутствию можно диагностировать синдром Клайнфельтера (ХХY) и Шерешевского-Тернера (Х0).

Сцепление с полом

У человека Y-хромосома гораздо меньше, чем Х-хромосома, поэтому она не содержит некоторые гены.  Эти гены у мужчин имеются только в одном экземпляре (в Х-хромосоме), поэтому такой ген всегда проявляется, даже если он рецессивный. Например, по гемофилии женщина может быть нормальной Х^НХ^Н, носительницей Х^НХ^h и больной X^hX^h, а мужчина – только здоровый X^HY или больной X^hY.

Вероятность гемофилии у мужчин 1/6660. Для того чтобы женщина болела гемофилией, она должна получить два редких гена h, вероятность такого совпадения – около 1 из 40 млн.

Методы генетики человека

	Гибридологический метод не подходит для человека по морально-этическим соображениям, а так же из-за малочисленного потомства и позднего полового созревания. Поэтому для изучения генетики человека применяют косвенные методы. 1) Цитогенетический – изучение под микроскопом кариотипа (числа, размера, формы хромосом в полном наборе). Позволяет соотносить хромосомные аномалии (нарушение количества и/или строения хромосом) с различными болезнями и синдромами. Например, при синдроме Дауна имеется одна лишняя 21-ая хромосома. Берут кровь человека, выделяют лейкоциты, обрабатывают веществами, стимулирующими деление, ждут начала митоза и фиксируют препарат, затем дифференциально окрашивают (получается чередование полос, по которому можно узнать каждую хромосому). Во время беременности можно взять клетки плода (кровь из пуповины, либо амниотическую жидкость, либо фрагменты плаценты) и изучить их хромосомный набор; при обнаружении крупных мутаций – сделать аборт. 2) Биохимический – изучение химического состава организма. Обнаружив биохимическую аномалию, можно целенаправленно искать ее причину (мутацию в определенном гене). При медико-генетическом консультировании метод позволяет узнать, являются ли пациенты гетерозиготами по патологическому гену. Например, гетерозиготы по гену фенилкетонурии не болеют, но в их крови можно обнаружить слегка повышенное содержание фенилаланина.

3) Генеалогический – изучение родословных. Позволяет определить способ наследования признака:

• 
  доминантный признак (праворукость) проявляется в каждом поколении
  
• 
  рецессивный – через поколение (голубой цвет глаз)
  
• 
  признак, сцепленный с полом, чаще проявляется у одного пола (гемофилия)
  

Механизм наследования гемофилии был выявлен при изучении родословной английской королевы Виктории.

При медико-генетическом консультировании метод  позволяет рассчитать вероятность рождения детей с наследственными заболеваниями.

4) Близнецовый – сравнение однояйцевых близнецов, позволяет изучать модификационную изменчивость (определять, какие признаки и как именно зависят от окружающей среды).

Однояйцевые близнецы получаются, когда один зародыш на стадии 30-60 клеток делится на 2 части, и каждая часть вырастает в ребенка. Такие близнецы всегда одного пола, похожи друг на друга очень сильно (потому что у них совершенно одинаковый генотип). Отличия, которые возникают у таких близнецов в течение жизни, связаны с воздействием окружающей среды.

Разнояйцевые близнецы (не изучаются в близнецовом методе) получаются, когда в половых путях матери одновременно оплодотворяются две яйцеклетки. Такие близнецы могут быть одного или разного пола, похожи друг на друга как обычные братья и сестры.

Основные методы классической селекции

Селекция происходит в два этапа: сначала создается наследственное разнообразие, а потом производится искусственный отбор.

Способы создания наследственного разнообразия

1) Скрещивание (гибридизация)

• 
  отдаленная гибридизация – скрещивание организмов разных сортов, подвидов, видов. При этом получаются новые сочетания генов
  
• 
  близкородственное скрещивание (инбридинг) – при этом скрытые рецессивные гены переходят в гомозиготное состояние и проявляются (происходит закрепление признака)
  

2) Мутагенез

• 
  Если обработать мешок пшеницы радиацией, то в каждом семени произойдут мутации
  
• 
  Если обработать зиготу растения колхицином, то в ней произойдет полиплоидия.
  

Способы отбора

1) Искусственный (признаки полезны для человека, могут быть вредны для организма)

• 
  массовый отбор – проводится по фенотипу (по экстерьеру). Устаревшая методика селекции растений, сейчас не применяется.
  
• 
  индивидуальный отбор – проводится по генотипу, т.е. с учетом данных о фенотипе родителей, потомства и других родственников.
  

2) Естественный отбор при селекции ослаблен, но все равно присутствует, например, пшеница растет в поле, на нее воздействуют все факторы окружающей среды.

Гетерозис и Карпеченко

Гетерозис (гибридная сила) – это явление, при котором гибридное потомство первого поколения очень сильно превосходит родителей по жизнестойкости, продуктивности и т.п. Причиной этого является гетерозиготность гибрида почти по всем аллельным парам, т.е. АаBbCcDdEe… Уже во втором поколении эффект гетерозиса пропадает, потому что разрушается удачное сочетание генов и проявляются многие рецессивные мутации. Гетерозис сейчас получают искусственно, скрещивая в семенных хозяйствах специально подобранные инбредные линии, т.е. линии, полученные путем многократного самоопыления и гомозиготные по большинству генов.

Отдаленная гибридизация (аутбридинг) часто приводит к гетерозису. Но межвидовые гибриды (например, мул) не размножаются половым путем, потому что хромосомы отца и матери не могут конъюгировать, процесс мейоза нарушается на ранней стадии и половые клетки не образуются. Карпеченко смог решить эту проблему у растений: он обработал зиготу от межвидового скрещивания (редьки и капусты) колхицином, количество хромосом удвоилось, в каждой клетке получилось по 2 капустных генома и по 2 редечных. При мейозе капустные хромосомы конъюгировали с капустными, редечные с редечными, образовались половые клетки, произошло половое размножение гибридов.