+7 (499) 322-30-47  Москва

+7 (812) 385-59-71  Санкт-Петербург

8 (800) 222-34-18  Остальные регионы

Бесплатная консультация с юристом!

Кто первым открыл закономерности наследования признаков 2019 год

1. Дайте определения понятий.
Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости.
Наследственность – способность живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития следующему поколению.
Изменчивость – способность живых организмов существовать в различных формах.
Ген – участок ДНК, содержащий информацию о структуре одного белка.

2. Охарактеризуйте особенности работы Г. Менделя, которые позволили ему добиться успеха.
1) Разные сорта посевного гороха, которые давали плодовитое потомство при внутривидовых скрещиваниях;
2) Горох – самоопыляющееся растение;
3) Горох неприхотлив и имеет высокую плодовитость;
4) В качестве экспериментальных признаков Мендель выбрал простые качественные альтернативные признаки по типу «или-или» (цветки пурпурные или белые, семена желтые или зеленые);
5) При обработке получаемых данных Мендель вел строгий математический учет фенотипов всех растений и семян.

3. Какой метод разработал Г. Мендель? Сформулируйте определение этого метода.
Гибридологический метод – система скрещиваний в ряду поколений, дающая возможность при половом размножении анализировать наследование отдельных свойств и признаков организмов, а также обнаруживать возникновение наследственных изменений.

4. До Г. Менделя многие исследователи предпринимали попытки установить закономерности наследования признаков из поколения в поколение. Однако все они оканчивались неудачно. Как вы можете это объяснить?
Стремясь добиться успеха как можно быстрее, исследователи скрещивали разные виды, получая бесплодное потомство, брали для изучения сложные, трудно определяемые признаки, не вели точных математических подсчетов.

5. Выберите правильный ответ.

Тест 1.
Совокупность генов, полученных от родителей:
3) генотип;

Тест 2.
Совокупность внешних и внутренних признаков организма:
2) фенотип;

Тест 3.
Г. Мендель выступил с докладом «Опыты над растительными гибридами»:
3) в 1865 г

Тест 4.
К. Корренс (Германия), Э. Чермак (Австрия), Гуго де Фриз (Голландия) «переоткрыли» законы Г. Менделя:
3) в 1900 г.

6. Объясните происхождение и общее значение слова (термина), опираясь на значение корней, его составляющих.

7. Выберите термин и объясните, насколько его современное значение соответствует первоначальному значению его корней.
Выбранный термин – генотип.
Соответствие – термин означал ранее «образец рода», теперь имеет уточненное значение, совокупность генов и всех наследственных факторов организма, но общий смысл тот же.

8. Сформулируйте и запишите основные идеи § 3.10.
Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости, важнейших свойствах живого. Наследственность – способность живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития следующему поколению, а изменчивость – это способность живых организмов существовать в различных формах. Элементарная структурная единица – ген.
Генотип – совокупность генов, а фенотип – совокупность его внешних признаков.
Впервые удалось добиться успеха в изучении генетики Г. Менделю. Он использовал гибридологический метод. Для изучения он выбрал горох, проводил точные математические подсчеты. Но работы Менделя оценили по достоинству лишь много лет спустя, а в 1900 году его законы «переоткрыли» К. Корренс (Германия), Э. Чермак (Австрия), Гуго де Фриз (Голландия).

Кто первым открыл закономерности наследования признаков

1. Понятие о наследственности и изменчивости;

2. Сущность открытия Г.Менделя и его теоретическое значение;

3. Основные этапы развития генетики.

1 Понятие о наследственности и изменчивости

Генетика изучает два неразрыв­ных свойства живых организмов: наследственность и изменчивость. Слово «генетика» придумал У. Бэтсон (1906), он же определил новую науку как физиологию наследственности и изменчивости.

Наследственностью называется свойство организмов повторять в ряде поколений сходные признаки и обеспечивать специфический характер индивидуального развития в определенных условиях среды. Благодаря наследственности родители и потомки имеют сходный тип биосинтеза, определяющий сходство в химическом составе тканей, характере обмена веществ, физиологических отправлениях, морфологических признаках и других особенностях. Вследствие этого каждый вид организма воспроизводит себя из поколения в поколение.

Изменчивость — это явление, противоположное наследственности. Изменчивость заключается в изменении наследственных задатков, а также в вариабельности их проявлений в процессе развития организмов при взаимодействии с внешней средой

Диалектическое единство этих двух свойств обнаруживается на всех уровнях организации живых систем. Изменчивость — это разнообразие. О разнообразии живого можно судить по данным систематики. Например, известно 286 тыс. видов цветковых рас­тений, 100 тыс. видов грибов, 1 —1,5 млн. видов насекомых и т.д. При этом каждый вид характеризуется чертами, воспроизводящи­мися из поколения в поколение, что демонстрирует свойство наследственности.

Свойства наследственности и изменчивости также прослежи­ваются в пределах отдельных видов. Легче всего это можно видеть на примере человека. Разнообразие людей практически по любым признакам не требует доказательства. Варьирует морфология: цвет глаз, волос, форма ушей, конечностей. Различаются темпе­раменты, способности к разнообразной деятельности. Неодинако­вы обмен веществ, восприимчивость к различным болезням и т. д.

В то же время каждый человек знает те черты, которыми он напо­минает своих братьев и сестер, родителей, дедушек и бабушек, а также более отдаленных пред­ков.

Почему люди разнообразны? Почему люди похожи друг на дру­га: как представители одного вида или как родственники?

Ответ на оба вопроса дает ге­нетика, и ответ на них одинаков: потому что каждый человек полу­чил наследственные задатки — ге­ны от своих родителей. Именно благодаря механизму наследова­ния каждый индивидуум имеет черты сходства с предками. Имен но потому, что каждый человек появляется в результате слияния гамет и перекомбинации генов в длительном ряду поколений, дети никогда не повторяют своих родителей. Вообще невозможно найти двух идентичных людей. Чрезвычайно похожи только однояйцевые близнецы и то лишь пото­му, что появляются в результате вегетативного размноже­ния — деления одной и той же оплодотворенной яйцеклетки. При этом следует отметить, что однояйцевые близнецы чрезвычайно похожи только тогда, когда они живут в одинаковых условиях. Если же они выросли в разных условиях, то их легко различить, несмотря на то, что они обладают идентичным набором генов. Следовательно, признаки организма формируются на основе наследственных задатков и под влиянием окружающей среды. Механизм наследственной передачи признаков, а точнее их задатков — генов, в настоящее время хорошо изучен. Этим мы обязаны прежде всего чешскому ученому Г.Менделю, который в 1865 г . сформулировал законы наследования дискрет­ных факторов, или генов, как их теперь называют.

.Наследственность и изменчивость тесно связаны с эволюцией. В процессе филогенеза органического мира эти два противоположных свойства находятся в неразрывном диалектическом единстве. Новые свойства организма появляются только благодаря изменчивости, но она лишь тогда может играть роль в эволюции, когда появившиеся изменения сохраняются в последующих поколениях, то есть наследуются.

Передача наследственных свойств осуществляется в процессе размножения. Размножение, в свою очередь, обусловлено делением клетки. При половом размножении передача наследственных свойств осуществляется через половые клетки — гаметы: яйцеклетки и сперматозоиды.

При размножении спорообразованием единственным носителем наследственных свойств является спора, при вегетативном размножении — соматические клетки.

В гаметах, спорах и вегетативных клетках нет готовых миниатюрных органов, в них заложена только генетическая информация, обусловливающая возможность развития определенных свойств и признаков.

2 Сущность открытия Г.Менделя и его теоретическое значение

Честь открытия основных закономерностей наследования признаков, наблюдающихся при гибридизации, принадлежит Грегору Иоганну Менделю – выдающемуся австрийскому естествоиспытателю, настоятелю августинского монастыря Святого Фомы в г . Брюнне (ныне г. Брно) в Чехии (рис.1).

Рисунок 1.1 – Грегор Иоганн Мендель

Главной заслугой Г. Менделя является то, что для описания характера расщепления он впервые применил количественные методы, основанные на точном подсчете большого числа потомков с контрастирующими вариантами признаков. Г. Мендель выдвинул и экспериментально обосновал гипотезу о наследственной передаче дискретных наследственных факторов. В его работах, выполнявшихся в период с 1856 по 1863 г ., были раскрыты основы законов наследственности. Результаты своих наблюдений Г. Мендель изложил в брошюре «Опыты над растительными гибридами» (1865).

Мендель следующим образом формулировал задачу своего исследова­ния. «До сих пор,– отмечал он во «Вступительных замечаниях» к своей работе,– не удалось установить всеобщего закона образования и развития гибридов… Окончательное решение этого вопроса может быть достигнуто только тогда, когда будут произведены детальные опыты в различнейших растительных семействах. Кто пересмотрит работы в этой области, тот убедится, что среди многочисленных опытов ни один не был произведен в том объеме и таким образом, чтобы можно было определить число различных форм, в которых появляются потомки гибридов, с до­стоверностью распределить эти формы по отдельным поколениям и уста­новить их взаимные численные отношения».

Первое, на что Мендель обратил внимание, – это выбор объекта. Для своих исследований Мендель выбрал удобный объект – чистые линии (сорта) гороха посевного ( Pisum sativum L .), различающиеся по одному или немногим признакам. Горох как модельный объект генетических исследований характеризуется следующими особенностями:

1. Это широко распространенное однолетнее растение из семейства Бобовые (Мотыльковые) с относительно коротким жизненным циклом, выращивание которого не вызывает затруднений.

2. Горох – строгий само­опылитель, что снижает вероятность заноса нежелательной по­сторонней пыльцы. Цветки у гороха мотылькового типа (с парусом, веслами и лодочкой); в то же время строение цветка гороха таково, что техника скрещивание растений относительно проста.

3. Существует множество сор­тов гороха, различающихся по одному, двум, трем и четырем наследуе­мым признакам.

Едва ли не самым существенным во всей работе было определение числа признаков, по которым должны различаться скрещиваемые расте­ния. Мендель впервые осознал, что, только начав с самого простого слу­чая – различия родителей по одному-единственному признаку – и посте­пенно усложняя задачу, можно надеяться распутать клубок фактов. Стро­гая математичность его мышления выявилась здесь с особенной силой. Именно такой подход к постановке опытов позволил Менделю четко пла­нировать дальнейшее усложнение исходных данных. Он не только точно определял, к какому этапу работы следует перейти, но и математически строго предсказывал будущий результат. В этом отношении Мендель стоял выше всех современных ему биологов, изучавших явления наследствен­ности уже в XX в .

3 Основные этапы развития генетики

Первые представления о наследственности содержатся в тру­дах ученых античной эпохи. Уже к V в. до н. э. сформировались две основные, чисто умозрительные теории: прямого и непрямого наследования признаков. Сторонником прямого наследования был Гиппократ, который считал, что репродуктивный материал соби­рается из всех частей тела и таким образом все органы тела непосредственно влияют на признаки потомства. По мнению Гиппократа, здоровые части тела поставляют здоровый репродук­тивный материал, а нездоровые — нездоровый, и в результате признаки, приобретаемые в течение жизни, должны наследоваться.

Точку зрения Гиппократа оспаривал Аристотель ( IV в . до н. э.). Он был сторонником теории непрямого наследования призна­ков и считал, что репродуктивный материал вовсе не поступает из всех частей тела, а производится из питательных веществ, по своей природе предназначенных для построения разных частей тела.

Это интересно:  Наследование жилых помещений 2019 год

Теория прямого наследования просуществовала 23 века. Пос­ледней серьезной вариацией на эту тему можно считать теорию пангенезиса Ч. Дарвина (1868), развитую в книге «Изменение жи­вотных и растений в домашнем состоянии». Согласно этой теории у растений или животных все клетки «отделяют от себя крошеч­ные геммулы, рассеянные по всему организму». Геммулы попадают в репродуктивные органы, и таким образом признаки передаются потомкам. Как считал и сам Ч. Дарвин, эта теория весьма напо­минала взгляды Гиппократа.

Первый этап ознаменовался открытием Г. Менделем (1865) дискретности (делимости) наследственных факторов и разработкой гибридологического метода, изучения наследственности, т. е. правил скрещивания организмов и учета признаков у их потомства.

Дискретность наследственности состоит в том, что отдельные свойства и признаки организма развиваются под контролем наследственных факторов (генов), которые при слиянии гамет и образовании зиготы не смешиваются, не растворяются, а при формировании новых гамет наследуются независимо друг от друга.

Неверно думать, что современники не заметили «Опытов. » Менделя. С 1865 по 1900 г . работу Менделя цитировали по мень­шей мере 6 раз, в том числе в Британской энциклопедии за 1881 — 1885 гг. в статье о « гибридизме ». Современники не поняли Мен­деля. Биология того времени не была готова к восприятию его идей, несмотря на то что он отнюдь не был единственным или первым ученым, ставившим опыты по гибридизации растений. Достаточно упомянуть И. Г. Кельрейтера (1733—1806), немецкого ботаника (работавшего в нескольких городах Европы, в том числе в Петербурге), открывшего гибридную мощность и одинаковый результат реципрокных скрещиваний у табака. Англичанин Т. Э. Найт (1759—1838), экспериментируя, как позднее и Мен­дель, с горохом, вновь обратил внимание на одинаковый резуль­тат реципрокных скрещиваний, на единообразие гибридов первого поколения и расщепление при самоопылении гибридов. Его сооте­чественник и современник Дж. Госс обнаружил (1822), что гибриды второго поколения при последующем самоопылении делятся на расщепляющиеся и не расщепляющиеся.

Французский исследователь О. Сажрэ (1763— 1851) обратил внимание на перераспределение константных признаков при гибри­дизации. Он предвосхитил понятие комбинативной изменчивости: «Нельзя не восхищаться той простоте способов, которой придер­живается природа для возможности бесконечно варьировать ее произведения и избежания однообразия. Эти два способа — слия­ние и распределение признаков, различным образом комбинируе­мые, могут довести разновидности до безграничного числа» (1825).

Ни один из предшественников Г. Менделя даже не пытался проанализировать, свои результаты количественно: подсчитать соотношение классов среди гибридов различных поколений.

Значение открытий Г. Менделя оценили после того, как его законы были вновь переоткрыты в 1900 г . тремя биологами независимо друг от друга: де Фризом в Голландии, К. Корренсом в Германии и Э. Чермаком в Австрии. Результаты гибридизации, полученные в первое десятилетие XX в . на различных растениях и животных, полностью подтвердили менделевские законы наследования признаков и показали их универсальный характер по отношению ко всем организмам, размножающимся половым путем. Закономерности наследования признаков в этот период изучались на уровне целостного организма (горох, кукуруза, мак, фасоль, кролик, мышь и др.) . М енделевские законы наследственности заложили основу теории гена — величайшего открытия естествознания XX в., а генетика превратилась в быстро развивающуюся отрасль биологии.

В 1901 — 1903 гг. де Фриз выдвинул мутационную теорию изменчивости, которая сыграла большую роль в дальнейшем развитии генетики.

Важное значение имели работы датского ботаника В. Иоганнсена , который изучал закономерности наследования на чистых линиях фасоли. Он сформулировал также понятие “популяциям (группа организмов одного вида, обитающих и размножающихся на ограниченной территории), предложил называть менделевские “наследственные факторы” словом ген, дал определения понятий “генотип” и “фенотип”.

Второй этап характеризуется переходом к изучению явлений наследственности на клеточном уровне (цитогенетика). Т. Бовери (1902—1907), У. Сэттон и Э. Вильсон (1902—1907) установили взаимосвязь между менделевскими законами наследования и распределением хромосом в процессе клеточного деления (митоз) и созревания половых клеток (мейоз).

Развитие учения о клетке привело к уточнению строения, формы и количества хромосом и помогло установить, что гены, контролирующие те или иные признаки, не что иное, как участки хромосом. Это послужило важной предпосылкой утверждения хромосомной теории наследственности.
Решающее значение в ее обосновании имели исследования, проведенные на мушках дрозофилах американским генетиком Т. Г. Морганом и его сотрудниками (1910—1911). Ими установлено, что гены расположены в хромосомах в линейном порядке, образуя группы сцепления. Число групп сцепления генов соответствует числу пар гомологичных хромосом, и гены одной группы сцепления могут перекомбинироваться в процессе мейоза благодаря явлению кроссинговера, что лежит в основе одной из форм наследственной комбинативной изменчивости организмов. Морган установил также закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.

Третий этап в развитии генетики отражает достижения молекулярной биологии и связан с использованием методов и принципов точных наук — физики, химии, математики, биофизики и др. —в изучении явлений жизни на уровне молекул. Объектами генетических исследований стали грибы, бактерии, вирусы. На этом этапе были изучены взаимоотношения между генами и ферментами и сформулирована теория “один ген — один фермент” ( Дж . Бидл и Э. Татум , 1940): каждый ген контролирует синтез одного фермента; фермент в свою очередь контролирует одну реакцию из целого ряда биохимических превращений, лежащих в основе проявления внешнего или внутреннего признака организма .Э та теория сыграла важную роль в выяснении физической природы гена как элемента наследственной информации.

В 1953 г . Ф. Крик и Дж. Уотсон, опираясь на результаты опытов генетиков и биохимиков и на данные рентгеноструктурного анализа, создали структурную модель ДНК в форме двойной спирали. Предложенная ими модель ДНК хорошо согласуется с биологической функцией этого соединения: способностью к самоудвоению генетического материала и устойчивому сохранению его в поколениях — от клетки к клетке.

Эти свойства молекул ДНК объяснили и молекулярный механизм изменчивости: любые отклонения от исходной структуры гена, ошибки самоудвоения генетического материала ДНК, однажды возникнув, в дальнейшем точно и устойчиво воспроизводятся в дочерних нитях ДНК.

В последнее десятилетие возникло новое направление в молекулярной генетике —г енная инженерия — система приемов, позволяющих биологу конструировать искусственные генетические системы.

Таким образом, третий, современный этап развития генетики открыл огромные перспективы направленного вмешательства в явления наследственности и селекции растительных и животных организмов, выявил важную роль генетики в медицине, в частности, в изучении закономерностей наследственных болезней и физических аномалий человека.

Контрольные задания для СРС

1. Проявление наследственности и изменчивости на разных уровнях организации живого: молекулярном, клеточном, организменном и популяционном;

2. Основные генетические понятия: «ген», «признак», «генотип», «фенотип», «аллель», « доминантность », «рецессивность», гом о- , геми — и гетерозиготность ;

3. Практическое значение генетики для решения задач медицины, биотехнологии, сельского хозяйства и охраны природы.

Текст книги «Биология. Общая биология. 10 класс. Углубленный уровень»

Представленный фрагмент произведения размещен по согласованию с распространителем легального контента ООО «ЛитРес» (не более 20% исходного текста). Если вы считаете, что размещение материала нарушает чьи-либо права, то сообщите нам об этом.

Оплатили, но не знаете что делать дальше?

Автор книги: Николай Сонин

Жанр: Биология, Наука и Образование

Текущая страница: 18 (всего у книги 23 страниц) [доступный отрывок для чтения: 16 страниц]

Основные положения

Основателем современной эмбриологии по праву считается К. М. Бэр, который в 1828 г. на основе фундаментальных наблюдений над развитием зародышей некоторых животных положил начало научной эмбриологии.

Онтогенез подразделяют на два крупных периода: эмбриональный и постэмбриональный.

Эмбриональный период продолжается с момента образования зиготы в результате слияния сперматозоида с яйцеклеткой и завершается выходом организма из яйцевых оболочек или рождением.

В процессе эмбриогенеза организм проходит ряд стадий: дробление – образование однослойного зародыша, гаструляцию – формирование двуслойного зародыша и органогенез – появление осевых и других органов и тканей.

Зародышевые листки – это отдельные пласты клеток зародыша, дающие начало определённым органам. Зародышевые листки гомологичны.

Регуляция эмбрионального развития осуществляется путём индукции. Эмбриональной индукцией называют явление, при котором один зачаток зародыша влияет на другой и определяет путь его дальнейшего развития.

На более поздних стадиях развития в регуляцию развития включаются эндокринная и нервная системы.

Постэмбриональное развитие начинается с момента рождения или выхода из яйцевых оболочек и заканчивается смертью организма. Можно выделить дорепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный периоды постэмбрионального развития.

На основании изучения онтогенеза Ф. Мюллер и Э. Геккель сформулировали биогенетический закон: «Онтогенез каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза вида, к которому эта особь относится».

Развитие организмов тесно связано с факторами окружающей среды. Изменения окружающей среды и неблагоприятные воздействия приводят к нарушению развития организма и его гибели.

Постоянное обновление клеток, тканей и органов обеспечивается физиологической регенерацией.

Репаративная регенерация обусловливает восстановление органов после повреждения, возникающего после травмы или в результате заболевания.

Ваша будущая профессия

Эмбриологи в области животноводства и птицеводства вместе с генетиками и селекционерами создают лучшие породы скота. Без эмбриологии немыслимо совершенствование яичного и мясного птицеводства.

Проблемные области

1. Чем обусловлена и каким образом осуществляется инициация деятельности различных групп генов в разных клетках зародыша?

2. Каковы особенности регуляции развития организма на этапах онтогенеза?

3. Какие природные механизмы обеспечивают снижение интенсивности влияния неблагоприятных воздействий на ранние стадии развития организма?

Прикладные аспекты

1. Как вы думаете, в чём проявляется связь между условиями, в которых протекает образование половых клеток, и развитием потомства?

2. Какие гигиенические мероприятия можно предложить для обеспечения нормального течения эмбрионального развития у человека?

3. Каким образом изучение механизмов репаративной регенерации животных может помочь в борьбе с заболеваниями человека?

Задания

1. Вспомните из курса анатомии, физиологии и гигиены человека особенности развития человеческого организма.

2. Охарактеризуйте режим жизнедеятельности женщины во время беременности и ребёнка в раннем детском возрасте.

Раздел 4. Основы генетики и селекции

Генетика – относительно молодая наука. Датой её рождения считается 1900 год, когда были заново открыты установленные Г. Менделем в 1865 г. закономерности наследования признаков. С этого момента начинаются широкие исследования, в ходе которых были сформулированы представления о мутациях, популяциях и чистых линиях организмов, хромосомная теория наследственности, открыт закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и др. Новый этап развития генетики связан с усовершенствованием техники научных исследований. Сложные современные приборы позволили установить строение нуклеиновых кислот, вскрыть их значение в явлениях наследственности и расшифровать генетический код, выявить этапы реализации наследственной информации.

Это интересно:  Заявление на наследование после смерти 2019 год
Глава 8. Основные понятия генетики

Гены слишком малы, чтобы разглядеть каждый отдельно, но на определённых стадиях вдоль многих хромосом обнаруживаются узелки, утолщения или диски, которые указывают на подразделение хромосом на отдельные гены.

В этой главе вы узнаете, что такое генетика, в чём сущность тех основных свойств живых организмов, которые данная наука считает предметом своего изучения, – наследственности и изменчивости. Вы познакомитесь с основными терминами, используемыми генетиками.

Генетика изучает два фундаментальных свойства живых организмов – наследственность и изменчивость. Обычно наследственность определяется как свойство родителей передавать свои признаки, свойства и особенности развития следующему поколению. Благодаря этому каждый вид животных или растений сохраняет на протяжении поколений характерные для него черты. Обеспечение преемственности свойств – лишь одна из сторон наследственности; вторая сторона – точная передача специфического для каждого организма типа развития, т. е. становления в ходе онтогенеза определённой организации, присущей только этому виду организмов, обмена веществ.

Клетки, через которые осуществляется преемственность поколений, – половые и клетки тела – соматические – несут в себе не сами признаки и свойства будущих организмов, а только задатки их развития. Эти задатки, как вы уже знаете, получили название генов. Вспомним определение гена: «Участок молекулы ДНК (или участок хромосомы), определяющий возможность развития отдельного элементарного признака, или синтез одной белковой молекулы, называется геном».

Рис. 8.1. Схема строения гомологичных хромосом

Из этого положения следует, что признак, обусловленный каким-либо определённым геном, может и не развиваться. Действительно, возможность проявления генов в виде признаков в значительной степени зависит от других генов, а также от условий внешней среды. Следовательно, предмет генетики составляет и изучение условий проявления генов. У всех организмов одного и того же вида каждый конкретный ген располагается в одном и том же месте, или локусе, строго определённой хромосомы. В гаплоидном наборе хромосом (например, у прокариот или в гаметах эукариотических организмов) имеется только один ген, ответственный за развитие данного признака. В диплоидном наборе хромосом (в соматических клетках у эукариот) содержатся две гомологичные хромосомы и соответственно два гена, определяющие развитие одного какого-то признака (рис. 8.1). Гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и ответственные за развитие одного признака, как вы помните, называют аллельными. Для генов приняты буквенные обозначения. Если два аллельных гена полностью тождественны по структуре, т. е. они имеют одинаковую последовательность нуклеотидов или одинаковую форму проявления признака[1] 1
Вспомним свойства генетического кода. Одно из них гласит, что код избыточен, т. е. включение в комплементарную цепь практически любой аминокислоты определяет несколько кодонов. Вследствие этого аллельные гены, несколько отличающиеся друг от друга по последовательности нуклеотидов, будут обусловливать одинаковое строение белковой молекулы.

[Закрыть] , их можно обозначить так: AA. Но в результате мутации может произойти замена одного нуклеотида в молекуле ДНК на другой (рис. 8.2). Признак, обусловленный этим геном, тоже несколько изменится. Генотип, включающий исходный и мутантный гены, будет обозначаться так: AA1.

Рис. 8.2. Варианты аллельных генов, отличающихся последовательностью нуклеотидов

Мутация, вызывающая изменение структуры гена, т. е. появление варианта исходного гена, приводит и к появлению варианта признака. Ген может мутировать неоднократно. В результате возникает несколько аллельных генов. Совокупность таких аллельных генов, определяющих многообразие вариантов признака, называют серией аллельных генов. Её возникновение вследствие неоднократного мутирования одного гена называют множественным аллелизмом или множественным аллеломорфизмом.

Совокупность всех генов одного организма называют генотипом. Однако генотип – не механическая сумма генов. Возможность проявления гена и форма его проявления зависят, как будет показано дальше, от условий среды. В понятие среды входят не только условия, окружающие клетку, но и другие гены. Гены взаимодействуют друг с другом и, оказавшись в одном генотипе, могут сильно влиять на проявление действия соседних генов. Таким образом, для каждого отдельно взятого гена существует генотипическая среда. В связи с этим известный российский генетик М. Е. Лобашев определил генотип как систему взаимодействующих генов.

В пределах одного вида все организмы не похожи друг на друга. Эта изменчивость хорошо видна, например, в пределах вида Человек разумный, каждый представитель которого имеет свои индивидуальные особенности. Подобная индивидуальная изменчивость существует у организмов любого вида животных и растений.

Таким образом, изменчивость – это свойство организмов, как бы противоположное наследственности. Изменчивость заключается в изменении наследственных задатков – генов и, как следствие, в изменении их проявления в процессе развития организмов. Существуют разные типы изменчивости. Изучением причин, форм изменчивости и её значения для эволюции также занимается генетика. При этом исследователи имеют дело не непосредственно с генами, а с результатами их проявления – признаками или свойствами. Поэтому закономерности наследственности и изменчивости изучают, наблюдая в ряду поколений за признаками организмов.

Совокупность всех признаков организмов называют фенотипом. Сюда относятся не только внешние, видимые признаки (цвет глаз, волос, форма ушей или носа, окраска цветков), но и биохимические (форма молекулы структурного белка или фермента, активность фермента, концентрация глюкозы или мочевины в крови и т. д.), гистологические (форма и размер клеток, строение тканей и органов), анатомические (строение тела и взаимное расположение органов) и т. д. Другими словами, признаком может быть названа любая особенность строения организма на каждом из уровней организации, за исключением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Под свойством понимают любую функциональную особенность организма, в основе которой лежит определённый структурный признак или группа элементарных признаков. Следует, конечно, помнить, что подавляющее большинство «простых» признаков есть не что иное, как варианты одного и того же качества. Их можно использовать в обозначении отличительных черт организмов: цвет глаз – карие глаза или голубые, рост – высокий или низкий, форма волос – прямые или курчавые и т. д. Признаки, как бы внешне они ни казались простыми, определяются многочисленными и сложными биохимическими процессами, каждый из которых обусловлен белком-ферментом – элементарным (т. е. по существу простым) признаком.

Таким образом, генетика определяется как наука о закономерностях наследственности и изменчивости – двух противоположных и вместе с тем неразрывно связанных между собой процессов, свойственных всему живому на Земле.

• Генетика изучает два фундаментальных свойства живого – наследственность и изменчивость.

• Ген – участок молекулы ДНК или хромосомы, обусловливающий возможность проявления определённого признака.

• Признак – особенность строения на любом уровне организации.

Вопросы и задания для повторения

1. Что такое наследственность; гены?

2. В результате какого процесса возникают аллельные гены?

3. Дайте определение понятия «множественный аллеломорфизм»

4. Что называют изменчивостью?

5. Сформулируйте определения понятий «генотип», «фенотип».

Вопросы и задания для обсуждения

1. Приведите примеры свойств человеческого организма и поясните, какие признаки или комплексы признаков на различных уровнях организации лежат в их основе.

2. Что даёт изучение признаков и свойств организма для формирования представлений о его генотипе?

Основные положения

Генетика изучает два фундаментальных свойства живых систем – наследственность и изменчивость, т. е. способность живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение, а также приобретать новые качества.

Наследственность создаёт непрерывную преемственность признаков, свойств и особенностей развития в ряду поколений.

Изменчивость обеспечивает материал для естественного отбора, создавая как новые варианты признаков, так и бесчисленное множество комбинаций, прежде существовавших, и новых признаков и свойств живых организмов.

Проявления жизнедеятельности во многом зависят от совокупности взаимодействующих генов организма – генотипа.

Фенотип – совокупность всех признаков и свойств организма – представляет собой результат взаимодействия генотипа и окружающей среды.

Проблемные области

1. Каковы критерии выделения отдельных элементарных признаков?

2. В чём принципиальные отличия признаков и свойств живых систем от характеристик объектов неживой природы?

3. С какой целью генетики используют качественную характеристику кариотипа?

Прикладные аспекты

1. Какое значение для развития биологических наук имеет знание генетики?

2. Как на молекулярно-генетическом уровне осуществляются механизмы проявления признака?

Задания

1. Охарактеризуйте признаки и свойства человека и других животных, а также растений на различных уровнях организации.

2. Сравните сущность признака и свойств, им определяемых.

Глава 9. Закономерности наследования признаков

Воспроизведение жизни – это и есть наследственность, в ней проявляется инвариантная сторона жизненных явлений, принцип сохранения жизни.

В этой главе вы познакомитесь с закономерностями наследования признаков, расположенных как в гомологичных, так и в негомологичных хромосомах. Вы узнаете, как происходит сочетание генов родителей у потомков и какова вероятность появления того или иного родительского признака у гибридов, а также поймёте, почему некоторые признаки и свойства проявляются через одно или несколько поколений.

Первые попытки экспериментального решения проблем, связанных с передачей признаков из поколения в поколение, предпринимались уже в XVIII в. Учёные, скрещивая между собой различающиеся особи и получая помесное потомство, стремились узнать, как наследуются родительские свойства. Однако неверный методический подход – одновременное изучение большого количества признаков – приводил к невозможности выявить какие-либо закономерности.

9.1. Гибридологический метод изучения наследования признаков Г. Менделя

Многие ботаники путём скрещивания растений с разными вариантами одного и того же признака пытались выявить механизмы наследования, однако честь открытия количественных закономерностей наследования признаков принадлежит чешскому ботанику-любителю Грегору Менделю. Первое, на что обратил внимание учёный, – это выбор объекта исследования. Для своих опытов Мендель взял горох. Основанием для такого выбора было то, что эти растения относительно просто разводить и они имеют короткий период развития. Кроме того, в распоряжении Менделя были сорта, чётко отличавшиеся друг от друга по целому ряду признаков. Одним из самых существенных моментов во всей работе было определение числа признаков, по которым должны различаться скрещиваемые растения. Мендель впервые осознал, что, начав с самого простого случая – различия родителей по одной паре альтернативных – взаимоисключающих контрастных вариантов признака и постепенно усложняя задачу, можно надеяться распутать весь клубок закономерностей наследования признаков. Здесь с особой силой выявилась строгая математичность его мышления. Именно такой подход к постановке опытов позволил Менделю чётко планировать дальнейшее усложнение экспериментов. В этом отношении Мендель стоял выше всех современных ему биологов.

Это интересно:  В чем проявляется явление сцепленного наследования 2019 год

Таблица 9.1. Признаки гороха, наследование которых изучено Г. Менделем

Другой важной особенностью исследований учёного было то, что он выбрал для экспериментов организмы, относящиеся к чистым линиям, т. е. таким группам растений, в ряду поколений которых при самоопылении не наблюдалось расщепления по изучаемому признаку. В современном понимании чистая линия (сорт в растениеводстве, порода в животноводстве) – это совокупность гомозиготных по многим признакам организмов, при скрещивании которых расщепления по этим признакам не происходит.

Сравнивая результаты опытов и теоретические расчёты, Мендель особенно подчёркивал среднестатистический характер открытых им закономерностей, т. е. чем большее число потомков образовывалось в результате скрещивания, тем ближе было соотношение различных родительских признаков в эксперименте к расчётному – теоретическому. Перечисленные и некоторые другие приёмы явились новым методом изучения наследственности, открывшим целую эпоху в биологии. Метод Менделя получил название гибридологического.

Другой метод – цитогенетический – основан на анализе кариограмм – фотографий хромосомных наборов соматических клеток. Он позволяет исследовать количество хромосом, их строение, выявлять нарушения числа и структуры отдельных хромосом.

Генеалогический метод, или метод родословных, широко используется в генетике человека. Он даёт возможность определить характер наследования того или иного признака, его доминантность или рецессивность, сцепление с другими признаками или с полом.

Наиболее современными являются методы изучения ДНК: это и анализ последовательности нуклеотидов в той или иной хромосоме, и гибридизация полинуклеотидных цепей, полученных от разных организмов, и многое другое. Трудно переоценить значимость подобных молекулярно-генетических исследований, позволяющих выявить степень родства как ныне здравствующих, так и вымерших организмов; время возникновения в процессе эволюции определённого таксона.

Кроме описанных, для исследования наследственности различных видов живых организмов, в том числе и человека, в арсенал генетиков входят любые методы, позволяющие изучать признаки и свойства. Это анатомические, гистологические, цитологические, физиологические, биохимические и многие другие методы исследования.

• Г. Мендель использовал для скрещивания особи, относящиеся к чистым линиям.

• Строгий математический анализ позволил выявить закономерности наследования альтернативных признаков.

• В настоящее время закономерности наследования признаков, выявленные Г. Менделем, возведены в ранг законов, носящих его имя.

Вопросы и задания для повторения

1. Кто был первооткрывателем закономерностей наследования признаков?

2. На каких растениях проводил опыты Г. Мендель?

3. Благодаря каким приёмам Г. Менделю удалось вскрыть законы наследования признаков?

Вопросы и задания для обсуждения

1. Какие особенности растений гороха позволили Г. Менделю отнести организмы, взятые им для гибридизации, к чистым линиям?

2. В чём сущность гибридологического метода, разработанного Г. Менделем?

Закономерности наследования признаков, выявленные Менделем в 1865 г. и описанные им в работе «Опыты над растительными гибридами», в настоящее время принято формулировать в виде законов, носящих его имя. После переоткрытия этих законов в 1900 г. независимо друг от друга нидерландским генетиком Г. де Фризом, немецким ботаником К. Корренсом, австрийским генетиком Э. Чермаком и признания приоритета чешского учёного началось стремительное развитие генетики. Было установлено, что законы Менделя имеют всеобщий характер и справедливы для аллельных генов, расположенных в разных парах гомологичных хромосом.

9.2.1. Первый закон Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения (закон доминирования)

Для иллюстрации первого закона Менделя – закона единообразия гибридов первого поколения – воспроизведём опыты учёного по моногибридному скрещиванию растений гороха. Скрещивание двух организмов называют гибридизацией, потомство от скрещивания двух особей с различной наследственностью называют гибридным, а отдельную особь – гибридом. Моногибридным считают скрещивание двух организмов, при котором наблюдают за наследованием одной пары альтернативных вариантов признака. Следовательно, при таком скрещивании прослеживаются закономерности наследования только этих двух вариантов одного признака, развитие которого обусловлено парой аллельных генов. Например, признак – цвет семян, взаимоисключающие варианты – жёлтый или зелёный. Все остальные признаки, свойственные данным организмам, во внимание не принимаются и в расчётах не учитываются.

Если скрестить между собой растения гороха с жёлтыми и зелёными семенами, то у всех полученных в результате этого скрещивания гибридов семена будут жёлтыми. Такая же картина наблюдается при скрещивании растений, имеющих гладкую и морщинистую форму семян, – у гибридов семена будут гладкими.

Следовательно, у потомка первого поколения из каждой пары альтернативных признаков проявляется только один. Второй признак как бы исчезает, не развивается. Преобладание у гибрида признака одного из родителей Г. Мендель назвал доминированием. Признак, проявляющийся у гибрида первого поколения и подавляющий развитие другого признака, был назван доминантным (от лат. dominantis – господствующий). Противоположный, т. е. подавляемый, признак получил название рецессивного (от лат. recessus – отступление, удаление). Ген, определяющий развитие доминантного признака, принято обозначать прописной буквой, например А. Фенотипически, т. е. в виде признака, он проявляется как в гомозиготном, так и в гетерозиготном организме. Рецессивный ген, проявление которого подавляется доминантным, обозначают строчной буквой а. Такой ген может проявиться только в гомозиготном организме (см. ниже).

Рис. 9.1. Схема моногибридного скрещивания, при котором наблюдают за наследованием одного признака – цвета семян

Как уже отмечалось, Г. Мендель использовал в опытах растения, относящиеся к разным чистым линиям, потомки которых в длинном ряду поколений были сходны с родителями. Следовательно, у этих растений оба аллельных гена одинаковы.

Теперь можно сделать вывод: если в генотипе организма (зиготы) есть два одинаковых аллельных гена, такой организм называют гомозиготным. Организм может быть гомозиготным по доминантным (АА или ВВ) или по рецессивным (аа или bb) генам. Если же аллельные гены отличаются друг от друга по последовательности нуклеотидов и обусловливают проявление различных вариантов признака, например один из них доминантный, а другой рецессивный (Аа, Вb), такой организм носит название гетерозиготного.

Закон единообразия гибридов первого поколения называют также законом доминирования, так как все особи первого поколения имеют одинаковое проявление признака. Сформулировать его можно следующим образом: «При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, всё первое поколение гибридов (F1) окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей» (рис. 9.1).

Неполное доминирование. В гетерозиготном организме доминантный ген не всегда подавляет проявление рецессивного гена. В ряде случаев гибрид первого поколения F1 не воспроизводит ни одного из вариантов родительских признаков. Выражение его носит промежуточный характер с большим или меньшим уклонением к доминантному или рецессивному состоянию, но все особи этого поколения проявляют единообразие. Так, при скрещивании ночной красавицы с красной окраской цветков (АА) с растением, имеющим белые цветки (аа), в F1 образуется промежуточная розовая окраска цветка (Аа). Таким образом, все потомки F1 единообразны и имеют розовую окраску цветков (рис. 9.2).

Неполное доминирование – широко распространённое явление. Оно обнаружено при изучении наследования окраски цветка у львиного зева, плодов земляники, строения перьев у птиц, окраски шерсти крупного рогатого скота и овец, биохимических признаков у человека и т. д.

Рис. 9.2. Наследование окраски цветка у ночной красавицы (неполное доминирование)

До сих пор разбирались примеры, в которых один и тот же ген был представлен двумя аллелями – доминантной (А) и рецессивной (а). Эти два состояния гена возникают в процессе мутирования.

Однако мутация (замена или утрата части нуклеотидов в молекуле ДНК) может возникать в разных участках одного и того же гена как в разных половых клетках одного организма, так и в гаметах различных особей. Таким путём образуются несколько аллелей одного гена и соответственно несколько вариантов одного признака. Ген А может мутировать в состояние а1, а2, а3…, аn; ген В, находящийся в другом локусе, – в состояние b1, b2, b3…, bn и т. д. Приведём несколько примеров. У мухи дрозофилы известна серия аллелей по гену окраски глаз, состоящая из 12 членов: красная, коралловая, вишнёвая, абрикосовая и т. д. до белой, определяемой рецессивным геном. У кроликов существует серия множественных аллелей по окраске шерсти. Это обусловливает развитие сплошной (шиншилла), гималайской (горностаевой) окраски или отсутствие пигментации шерсти (альбинизм) (рис. 9.3). Гималайские кролики на фоне общей белой окраски шерсти имеют чёрные кончики ушей, лап, хвоста и мордочки. Альбиносы полностью лишены пигмента. Члены одной серии аллелей могут находиться в разных доминантно-рецессивных отношениях друг с другом. Так, ген сплошной окраски является доминантным по отношению ко всем членам серии. Ген гималайской окраски доминантен по отношению к гену белой, но рецессивен по отношению к гену шиншилловой окраски. Развитие всех этих трёх типов окраски обусловлено тремя разными аллелями, локализованными в одном и том же локусе.

Рис. 9.3. Варианты окраски шерсти у кроликов: А – чёрный; Б – альбинос; В – серый; Г – гималайский

Следует помнить, что в генотипе диплоидных организмов могут находиться только два гена из серии аллелей. Остальные аллели данного гена в разных сочетаниях попарно входят в генотипы других особей данного вида. Таким образом, множественный аллелизм характеризует разнообразие генофонда (генофонд – совокупность всех вариантов каждого из генов, входящих в состав генотипов популяции или вида в целом), т. е. является видовым, а не индивидуальным признаком.

У человека известны множественные аллели для большого числа генов. Примером может служить наследование групп крови в системе АВО. Описаны варианты различных ферментов, антигенов и других белков. Наличие в генофонде многих аллелей одних и тех же генов определяет и подчёркивает наследственную уникальность каждого индивида.

Представленный фрагмент произведения размещен по согласованию с распространителем легального контента ООО «ЛитРес» (не более 20% исходного текста). Если вы считаете, что размещение материала нарушает чьи-либо права, то сообщите нам об этом.

Статья написана по материалам сайтов: lib.kstu.kz:8300, iknigi.net.

»

Помогла статья? Оцените её
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars
Загрузка...
Добавить комментарий

Adblock detector