Наследование отдельных признаков его механизм кратко
Обновлено: 06.07.2024
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Методы генетики
1. Гибридологический метод – скрещивание родительских особей, относящихся к одному виду, с последующим анализом характера наследования изучаемых признаков у потомства. Метод разработан Г. Менделем. Основные положения данного метода:
А) Скрещивание гомозиготных родительских особей, принадлежащих одному виду;
Б) Скрещиваемые особи обладают альтернативными признаками;
В) Изучение рассматриваемых признаков происходит отдельно от других признаков, которыми обладают родительские особи и гибриды – потомство.
Г) Проведение реципрокного (возвратного) скрещивания, при котором родительские особи меняются местами по изучаемым аллелям.
Д) Статистический анализ всех классов расщепления, т.е. подсчет количества особей с определенными генотипами и фенотипами в первом и последующих поколениях.
2. Метод отдаленной гибридизации – скрещивание родительских особей, относящихся к разным видам и даже родам, с последующим анализом характера наследования изучаемых признаков у потомства. Таким образом, можно получить доказательства родства разных систематических групп, определить их систематическую близость.
3. Мутационный метод – изучение наследования изменений, вызванных мутациями, которые вызываются мутагенами – факторы, вызывающие мутации. Мутации могут быть искусственно индуцированы. Изучение наследования мутаций происходит с помощью гибридологического метода. Мутационный метод вместе с гибридологическим методом объединяют в метод генетического анализа.
4. Цитогенетический метод – исследование клеточных структур, определяющих наследственность: изучение хромосом с помощью микроскопа.
5. Популяционный метод – изучение распространения отдельных генов или хромосомных аномалий в популяции.
6. Биохимический метод – с помощью данного метода устанавливают последовательность аминокислот в полипептидной цепи и таким образом определяют генные мутации.
7. Генеалогический метод – составление и анализ родословных.
8. Близнецовый метод – изучение закономерностей наследования признаков на близнецах. Используется для оценки роли наследственности и среды в развитии признака.
Основные понятия генетики
Кариотип – хромосомный состав клеток конкретного вида растений или животных с характерными для него числом и морфологическими особенностями. Кариотип, характеризуется следующими правилами:
А) Правило постоянства числа хромосом – особи одного вида имеют постоянное число хромосом. Цитологический анализ показывает, что даже у близких видов имеется различное число хромосом в кариотипе. В соматических клетках многоклеточных организмов характерен диплоидный набор хромосом – удвоенный. Диплоидная клетка – клетка, содержащая пары гомологичных хромосом. Гомологичные – хромосомы, имеющие одинаковые форму размеры и несущие одинаковую наследственную информацию. Гаплоидная клетка – клетка, содержащая одинарный набор хромосом.
Б) Правило индивидуальности хромосом – в гаплоидной клетке каждая хромосома имеет строго индивидуальное строение. Друг от друга они отличаются длиной, расположением центромеры, наличием спутников и т.д. Такие хромосомы являются негомологичными.
В) Правило парности хромосом – каждая индивидуальная хромосома в соматических клетках (диплоидных) имеет себе пару. То есть в кариотипе обнаруживается пара хромосом – гомологичные хромосомы.
Г) Правило непрерывности хромосом – каждая хромосома образуется только из хромосомы путем редупликации.
Ген – единица функционирования наследственного материала, определяющая развитие какого-либо признака или свойства организма. С позиции молекулярной биологии ген – участок ДНК, содержащий информацию о специфической последовательности аминокислот в полипептидной цепи.
Свойства гена. 1. Выступает как кодирующая система.
2.Обладает способность к ауторепродукции.
3.Обладает способностью к мутациям.
4. Обладает способностью к рекомбинации.
3. Геном – совокупность генов в гаплоидной клетке растений или животных.
4. Генотип – совокупность всех генов в клетке растений или животных, несущих определенную генетическую информацию.
5. Фенотип – весь комплекс внешних и внутренних признаков организма, таких, как форма, размеры, окраска, химический состав, поведение, биохимические, микроскопические и макроскопические особенности.
6. Наследственность – это способ передачи наследственной информации, который может изменяться в зависимости от форм размножения.
7. Аллельные гены – пары генов, находящиеся в одних и тех же участках гомологичных хромосом и отвечающих за развитие одного и того же признака. Данные гены могут по-разному влиять на проявление одного и того же признака или одинаково. Например, оба гена могут содержать информацию о том, что волосы прямые, или один ген отвечает за то, что волосы прямые, а другой за то, что волосы кудрявые. Если клетки организма несут одинаковые аллельные гены, то такой организм или клетка называется гомозиготной или гомозиготным по данному гену. Если клетки организма несут разные аллельные гены, то такой организм или аллельных генов называется аллелью. Различия аллелей возникают путем мутаций. Аллель, которая в гетерозиготе подавляет действие альтернативного аллеля, называется доминантным. Аллель, не проявляющий свое действие в гетерозиготе, называется рецессивным.
8. Локус – участок хромосомы, в котором расположен ген.
9. Возвратное скрещивание – скрещивание потомков с одним из родителей.
Основная символика, используемая при записи схем скрещивания
Р – родители. Родительские организмы, взятые для скрещивания.
F n – дети. Гибридное потомство, индекс ( n ) указывает на номер поколения.
G – гаметы. В гамете присутствует только одна хромосома из пары гомологичных хромосом и, соответственно, только один ген из аллельной пары. Гены, входящие в состав хромосом, обводятся кружком. У гомозигот образуется один тип гамет, у гетерозигот число типов гамет – 2 n , где n – число генов в гетерозиготном состоянии.
Х – знак скрещивания.
-- женская особь (зеркало Венеры), всегда в записи скрещивания ставится на первое место.
-- мужская особь (копье и щит Марса), всегда в записи скрещивания ставится на второе место.
А, В, С ….. – обозначение доминантного гена, доминантного признака.
а, в, с ….. – обозначение рецессивного гена, рецессивного признака.
АА, ВВ, ААВВ …. – обозначение доминантных гомозигот.
аа, вв, аавв ….. -- обозначение рецессивных гомозигот.
Аа, Вв, АаВв …… -- обозначение гетерозигот.
Закономерности наследственности
Начало научным исследованиям в области наследственности положил австрийский монах Г. Мендель. До Менделя ученые проводили такие исследования на растениях, но не смогли получить таких точных и подробных данных, а также объяснить полученные результаты с точки зрения механизма наследования.
Успеху способствовали следующие факторы:
1) Удачно выбран объект исследования – горох посевной, или обыкновенный.
Его преимущества по сравнению с другими видами гороха:
А) Имеет много сортов, отличающихся по ряду признаков, которые легко различимы;
Б) Растения легко выращивать, имеет короткий вегетационный период;
В) Репродуктивные органы полностью прикрыты лепестками, поэтому растение обычно самоопыляется. В связи с самоопылением признаки данного сорта могут сохраняться в течение нескольких поколений, поэтому все сорта размножаются в чистоте;
Г) Дает достаточно большое количество потомства;
Д) Возможно искусственное скрещивание сортов, при этом образуется плодовитое (фертильное) потомство.
2) Мендель тщательно планировал эксперименты, во внимание брал один или небольшое количество альтернативных признаков, для упрощения проведения наблюдений.
3) Строго соблюдались условия эксперимента, с целью исключить искажение результата.
4) Строгая документация всех экспериментов и полученных результатов.
5) Получение достаточного количества данных, чтобы были применимы закономерности статистики.
Наследование при моногибридном скрещивании
Схема скрещивания
Родительские растения жен. С пазушными цветками х муж. С верхушечными цветками
Гибриды I поколения Все растения с пазушными цветками
Затем он проводил реципрокное скрещивание (обратное). В роли женских растений выступали растения с верхушечными цветками, а в роли мужских растений – с пазушными цветками. Растения, выращенные из полученных семян, были пазушные.
При анализе полученных данных были сделаны следующие выводы.
У всех растений, являющимися гибридами первого поколения, наблюдалось проявление признака одного родительского растения. Этот признак был назван доминантным. Доминантный признак – преобладающий признак, который проявляется как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии. Доминирование – такая форма взаимодействия между аллельными генами, при которой доминантная аллель подавляет рецессивную. Признак, не проявившийся у потомства, назвали рецессивным. Рецессивный признак – признак, подавляющийся у гетерозигот, проявляется только в гомозиготном состоянии.
Наследование данного признака не зависит от пола.
На основе полученных данных было сформулировано правило единообразия особей первого поколения, или закон доминирования, или I закон Менделя – при скрещивании гомозиготных особей, различающихся по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение гибридов оказывается единообразным как по генотипу (гетерозиготы), так и по фенотипу (проявление признака одного их родителей – доминантный признак).
Схема скрещивания
Родительские растения жен. С пазушными цветками х муж. С пазушными цветками
Гибриды II поколения 651 c пазушными цветками 207 с верхушечными цветами
Расщепление 3 : 1
Таким образом, Мендель изучил семь пар альтернативных признаков, проведя аналогичные исследования. Результаты представлены в таблице.
За передачу и хранение наследственной информации в организме отвечает ДНК. Связываясь с белками, ДНК укомплектовывается в хромосомы. Отдельные участки хромосом, лежащие в аналогичных местах на них – аллельные гены – определяют, какой признак проявится в организме.
Законы наследования таких признаков разработал Грегор Мендель. Первый закон Менделя – закон единообразия – гласит, что при скрещивании двух чистых линий организмов потомки будут единообразными генетически и внешне. Второй закон – закон расщепления – объясняет, в каком соотношении распределятся генотипы и фенотипы при скрещивании потомков первого поколения организмов между собой. И третий закон Менделя – закон независимого наследования признаков – показывает, как могут комбинироваться 2 и более признаков при скрещивании организмов с различным их провялением.
Ген является одним из механизмов наследственности. Здесь схематично для передачи доминантного патологического гена
является передача, в пределах вида живых или линии клеток , из характеристик одного поколения к другому. Механизмы наследственности лежат в основе теории эволюции, поскольку они позволяют накапливать вариации от поколения к поколению, что приводит к появлению новых видов . В целом, мы связываем наследственность с генами , открытыми Грегором Менделем, но другие так называемые неменделирующие и эпигенетические механизмы также могут вмешиваться в передачу биологических признаков.
В случае видов животных, включая людей , наследственность может относиться как к физическим, так и к поведенческим характеристикам, хотя они также могут быть приобретены путем обучения или имитации . Передача приобретенных признаков была предметом многочисленных споров в истории эволюционной мысли , особенно в применении к человеку и в попытках евгеники .
Резюме
Этимология
Обзор
Пример: наследование цвета глаз
Фенотип сочетает в себе наследственность и факторы окружающей среды.
Биологические основы наследственности
Таким образом, основной опорой наследственности являются гены. Механизм передачи генетической информации основан на молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты, более известной под аббревиатурой ДНК. Эта длинная молекула представляет собой полимер, состоящий из нуклеиновых оснований . Последовательность этих нуклеиновых оснований в молекуле ДНК кодирует генетическую информацию так же, как последовательность букв в предложении образует слова, придающие ей значение. Это определенные части молекулы ДНК, которые образуют гены, различные аллели, соответствующие последовательностям, которые близки, но не полностью идентичны гену. Когда происходит мутация, которая трансформирует последовательность ДНК, таким образом получается новый аллель, который на фенотипическом уровне приводит к модификации биологического признака, контролируемого мутировавшим геном. Если эта мутация передается потомству, то новый аллель может через поколения распространяться по популяции.
Известные механизмы биологической наследственности бывают нескольких типов:
- Классическая генетическая передача, также известная как менделевское наследование , является результатом репликации ДНК во время деления клетки .
- Эпигенетическая передача происходит посредством модификаций, которые изменяют не последовательность ДНК, а ее структуру.
- Неменделевское Наследование относится и к другим формам биологического наследования, особенно те , которые основан на составляющие цитоплазму , такие как митохондрии или хлоропласты .
Среди других форм биологической передачи мы можем указать ламарковскую передачу, которая обозначает передачу приобретенных характеристик . Это происходит не через генетические или эпигенетические модификации, а через другие процессы, такие как обучение , имитация .
История концепции
Смысл, который развился
Задолго до того, как рассматриваться в биологических рамках, наследственная передача описывала юридический факт: вотчина , титул, должность могли быть наследственными, то есть передаваться по наследству . Поэтому мы должны быть очень осторожны в использовании этого термина. Справедливо сказать, что эта профессия передается по наследству в обществе, где кузнец передается от отца к сыну. Это, конечно, не означает, что потомки генетически кузнецы.
Мы можем различать социальную (или приобретенную) наследственность и генетическую (или врожденную) наследственность.
В приобретенной наследственности мы обнаружим все персонажи вне генетики, которые происходят из подражания или противостояния родителям и часто посещаемой социальной среде: родной язык, культура, ценности, профессия, состояние, политические идеи .
Понимание механизма наследственности
Дисциплина, изучающая биологическую наследственность, - это генетика . Это новая дисциплина, которая была сформирована в течение XIX - го и XX - го века в качестве концептуальных и экспериментальных открытий.
В XIX - м веке , Грегор Мендель (1822-1884) формула и демонстрирует правила передачи символов, законы Менделя , которые являются основой формальной генетики . В то же время первые эксперименты в области клеточной биологии показывают важность хромосом в этой передаче признаков.
Он не был до 1943 демонстрации Освальда Эвери , что ДНК действительно является носитель генетической информации, и открытие его двойной спиральной структуры по Уотсону и Крику в 1953 году , чтобы начать понимать молекулярные основы из законов Менделя .
Различные способы биологической передачи признаков
Менделирующее наследование
Мендель наследование регулирует большинство символов.
В диплоидных организмах, таких как люди , каждый человек имеет две копии каждого гена , одну копию от матери, а другую от отца (исключение: гены половых хромосом ). Если эти две версии идентичны, особь считается гомозиготной по рассматриваемому гену. В противном случае он имеет две разные версии (два разных аллеля) и считается гетерозиготным по этому гену.
Неменделирующее наследование
Есть персонажи, которые не подчиняются законам менделевской генетики, поэтому мы говорим о неменделирующем наследовании .
Это может быть форма внеядерного наследования, которая соответствует передаче связанных с ДНК признаков, присутствующих не в ядре, а в двойных мембранных органеллах, таких как митохондрии (органеллы клеточного дыхания ) и хлоропласты (органеллы фотосинтеза хлорофилла ). Обычно эти органеллы поставляются яйцеклеткой . Например, человеческая сперма покидает свои митохондрии вне яйцеклетки во время оплодотворения . Таким образом, признаки происходят от материнских митохондрий: мы говорим о матрилинейной митохондриальной передаче. Этот способ наследственной передачи встречается при митохондриальных заболеваниях .
Существует также другой путь наследования, известный как наследование цитоплазмы, при котором передаются такие компоненты, как белки . Так обстоит дело с передачей BSE и других прионных заболеваний .
Иллюстрация модели эпигенетической наследования у исследуемого растения ( Mimulus guttatus ) (вверху) на экспериментальном примере (внизу)
Эпигенетическое наследование
Также возможно изучить этот феномен, чтобы выяснить механизм его действия, например, на уровне защиты, нацеленной на травоядных животных, присутствующих у нескольких растений . Путем идентификации генов, ответственных за экспрессию этих защит, становится возможным сравнить их экспрессию у разных людей и проследить связь между относительным количеством защит между поколениями как функцией родительских условий окружающей среды. Действительно, сравнивая потомство растений Mimulus guttatus , у которых имитировалось повреждение листьев , с потомками растений, которые не подвергались никаким повреждениям (контроль), было замечено, что потомство, родители которого пострадали от повреждений, выражало больше трихом. Листьев, чем потомство растений. контрольной группе , даже если они сами не пострадали. Таким образом, увеличение плотности трихом листьев является наследственным эпигенетическим ответом на травоядное повреждение, которое по-разному выражается у потомства в зависимости от состояния экспрессии родителя у Mimus gutatus. Эта эпигенетическая наследственность может быть связана с вариацией эпигенетической наследственности индукции этого признака. В контексте эволюционной биологии развития это изменение в выражении плотности трихом соответствовало бы гетерометрии .
Механизм, лежащий в основе этого явления, был выяснен путем измерения и сравнения в потомстве 4 гомозиготных рекомбинантных линий относительной экспрессии генов, потенциально ответственных за развитие трихом у этого вида. Эти гены-кандидаты были идентифицированы путем сравнения с известными генами, ответственными за образование трихом у модельных видов растений, таких как Arabidopsis . Путем оценки взаимодействий между генетическими и эпигенетическими вариациями на фенотипическом уровне и сравнения ассоциаций между этими вариациями и экспрессией генов-кандидатов была выявлена связь между экспрессией гена MYB MIXTA-подобного 8, плотностью трихомов и ответ на родительский ущерб. Затем этот ген будет потенциальным негативным регулятором гена GL2, ответственного за развитие трихомов у Mimulus guttatus . Повреждение листа у родителя будет вызывать подавление экспрессии MYB MIXTA-подобного 8 у потомства, что позволит увеличить экспрессию GL2, что связано с эпигенетическим наследованием повышенной плотности листьев трихомов. Таким образом, вероятно, что эпигенетическая наследственность связана с передачей состояния экспрессии гена в ответ на родительские условия, а не с передачей самого гена.
Эти открытия и сама концепция эпигенетической наследственности подразумевают, что наследственная изменчивость не обязательно является результатом нуклеотидных различий и что случайность является не единственным источником вариаций в наследуемом материале, но что окружающая среда может оказывать направленное влияние на определенные фенотипы. .
Сегодня поговорим про то, что такое наследственность, каким образом осуществляется передача генов потомству, какие типы наследования существуют и можно ли точно просчитать передаваемые потомкам признаки.
Наследственность — это.
Под наследственностью в генетике понимается способность живых организмов передавать и сохранять на протяжении поколений характерные для вида внешние и внутренние особенности. Эта преемственность достигается за счёт передачи генетической информации.
У ядерных организмов (эукариот) наследственность передаётся через гены, которые располагаются в ДНК и хромосомах.
Особи конкретного вида, несмотря на общую схожесть, всё-таки отличаются друг от друга и имеют индивидуальные признаки и свойства. Последние также наследуются, то есть передаются родителями будущему потомству. Процесс передачи называется наследованием. Изучением наследственности и изменчивости занимается генетика.
Предположения о существовании генетической преемственности высказывались ещё в древние времена (Гиппократ, Демокрит, Аристотель), но подлинно научное представление об этом явлении сформировалось лишь к середине XIX века благодаря опытам Г.Менделя по получению гибридов гороха путём скрещивания.
Ещё через 100 лет американский биохимик Д.Уотсон и английский биофизик Ф.Крик создали структурную модель ДНК (за это им была присуждена Нобелевская премия), после чего генетика стала развиваться семимильными шагами.
Носители наследственности
ДНК – двухцепочечная полимерная макромолекула, в которой содержится генетический код, состоящий из цепочки нуклеотидов.
ДНК эукариотов хранится в клеточном ядре как одна из составляющих хромосом, а часто и в некоторых органеллах животных и растений (в частности, в митохондриях и хлоропластах). У прокариот молекула ДНК закреплена на клеточной мембране.
Ген является наследственным фактором, несущим информацию о каком-либо биологическом признаке или функции живого организма. Он участвует в производстве белков и делении клеток и, с этой точки зрения, рассматривается генетикой как структурная и функциональная единица наследственности.
У особей, даже если они принадлежат к одному и тому же виду, гены могут различаться, то есть иметь одну или несколько аллелей. Комбинация аллелей характеризует индивидуальные особенности особи (генотип) и обеспечивает видовое разнообразие.
Хромосомы образуются из молекул ДНК, которые, в свою очередь, состоят из повторяющихся цепочек генов. Для каждого вида животных и растений характерен собственный набор хромосом, называемый кариотипом.
В частности, кариотип человека определяют 46 хромосом, из которых 44 (22 пары) – аутосомы и 2 (1 пара) – половые хромосомы ХХ (у самок) или XY (у самцов).
У мушки-дрозофилы, часто используемой в генетических экспериментах, всего 4 пары хромосом, а вот у курицы их 78. Как ни странным это может показаться, но число хромосом не связано со сложностью устройства организма, иначе глупая курица стояла бы выше человека в умственном развитии.
Краткий итог
Заранее просчитать будущую комбинацию генов во вновь образованной клетке невозможно, а споры учёных мужей о том, какие признаки и свойства наследуются, а какие приобретаются в процессе эволюционного развития, продолжаются до сих пор.
Эта статья относится к рубрикам:
Комментарии и отзывы (2)
Как я вижу, наследуемыми генами можно назвать те гены, чьи точные копии передаются новому организму, а вот эволюция даёт случайные мутации генов, ну а дальше как повезёт, одна мутация может вызвать аутоиммунное заболевание, а другая мутация не даст возможности коронавирусу проникнуть в клетку.
Так и получается естественный отбор, особи, унаследовавшие хорошие гены и получившие полезные мутации, продолжают счастливо существовать, передавая свои гены потомкам, ну а неудачники отправляются на свалку истории.
Учёные уже на атомы разобрали наш организм, пока ничего божественного не наблюдается, хотя, если верить Библии, человек был создан по образу и подобию, но в реальности мы мало чем отличаемся от прочих млекопитающих.
Читайте также: