Закономерности наследования признаков

Хромосомная теория наследственности

Согласно этой теории, любая пара наследственных факторов локализована в паре гомологичных хромосом, причем каждая хромосома несет по одному фактору данного признака.
Основные положения хромосомной теории наследственности:
1) признаки организмов определяются дискретными элементарными единицами наследственности - генами;
2) ген - часть молекулы ДНК;
3) гены находятся в хромосомах. Каждая хромосома представляет собой группу сцепления генов;
4) гены в хромосомах расположены линейно. Каждый ген в хромосоме занимает определенное место (локус);
5) между гомологичными хромосомами может происходить обмен аллельными генами (кроссинговер);
6) расстояние между генами в хромосоме пропорционально проценту кроссинговера;
7) существуют структурные и регуляторные гены;
8) структурные гены кодируют синтез белков;
9) регуляторные гены контролируют и направляют деятельность структурных генов;
10) внутри гена могут происходить рекомбинации и мутации;
11) генотип, будучи дискретным (что состоит из отдельных генов), функционирует как единое целое. На функцию генов влияют факторы как внутриклеточного, так и внешней среды.

Моногібридне скрещивания. Законы Менделя

Г. Мендель
Г. Менделю впервые удалось определить законы наследования признаков в ряду поколений. Он проводил гибридизацию - скрещивание двух организмов, принадлежащих к разных линий. Потомство, получаемое при гибридизации, называется гибридным, а отдельная особь - гибридом. Скрещивание, в котором участвуют организмы, отличающиеся лишь одной парой альтернативных признаков, называется моногібридним.
Первое гибридное поколение принято обозначать символом F1, родительское поколение - Р. Мендель ввел понятие наследственного фактора, который отвечает за развитие признака. Впоследствии такие факторы стали называть генами, а гены, расположенные в аналогичных участках гомологичных хромосом, - аллельными генами или аллелями. Все аллели имеют строго определенные местоположения в гомологичных хромосомах - локусы. Совокупность всех членов организма называется генотипом. Совокупность признаков организма, заложенных в генотипе и которые оказываются под влиянием среды, называется фенотипом. Для обозначения единиц наследственности введена буквенная символика. Гены, которые вызывают развитие доминантного признака, принято обозначать большими буквами латинского алфавита (А, B, C, ...), а рецессивного - малыми (соответственно а, b, с, ...). В процессе оплодотворения сливаются мужские и женские гаметы, образуется зигота, в которой объединяются гены, отвечающие за развитие одного и того же признака. Например, могут объединиться два гены желтой окраски семян (AA), два гены зеленого (aa) или желтого и зеленого (Aa). Зиготу, которая несет одинаковые аллельные гены (АА или аа), называют гомозиготою, а организм, который развивается из нее, - гомозиготним. Зигота с различными аллельными генами (Aa) называется гетерозиготным, а организм - гетерозиготним.
Доминантной называют признак, который всегда проявляется в фенотипе, если в генотипе есть ген, который его определяет.
Рецессивной называют признак, который проявляется в фенотипе, только если ген, который определяет, находится в гомозиготном состоянии.
На основании проведенных на растениях гороха экспериментов Мендель сформулировал правила, известные как законы Менделя.
1. Правило единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя): при скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся по одной альтернативному признаку, первое поколение гибридов будет однообразным и будет нести только доминантную признак (при полном доминировании).
2. Закон расщепления (второй закон Менделя): при скрещивании гибридов первого поколения (двух гетерозиготных организмов) во втором поколении гибридов наблюдается расщепление по фенотипу 3 : 1.
Гипотеза чистоты гамет: при образовании половых клеток происходит расхождение наследственных факторов, которые до этого находились попарно в соматических клетках, вследствие чего они не могут попасть в одну гамету (т.е. каждая гамета несет один аллель из пары).

Анализирующее скрещивание

Открытые Менделем законы имеют исключительное значение для сельского хозяйства и медицины. При выведении новых пород домашних животных и сортов культурных растений подбирают родительские пары с учетом доминирования признаков, их расщепления в F2. При этом необходимо знать, что гомо - или гетерозиготные организмы отобранные для селекционной работы. Зная фенотип, нельзя быть уверенными, что исходные формы гомозиготные.
Для определения генотипа используют метод аналізуючого скрещивания. Известно, что фенотип однозначно соответствует генотипа только в случае рецесивної гомозиготы. Поэтому для установления генотипа особь скрещивают с рецессивной гомозиготою. Поскольку все гаметы рецесивної гомозиготы несут рецессивный ген, то характер расщепление у потомков по фенотипу будет отвечать типа гамет исследуемых родителей.

Дигібридне скрещивания

При дигибридном скрещивании анализируется наследование в потомстве двух признаков (если признаков больше двух, скрещивание называют полігібридним); гены признаков, которые анализируют, должны находиться в разных парах гомологичных хромосом.
Число фенотипов во втором поколении при полном доминировании определяется формулой:
.
Анализируя каждый признак в отдельности, получаем результат, который соответствует второму закону Менделя.
Закон независимого наследования признаков (третий закон Менделя): при дигибридном скрещивании расщепление по каждой паре аллельных признаков происходит независимо.

Сцепленное наследование

Гены, расположенные в одной хромосоме, называют сцепленными. Они наследуются совместно и не расщепляются в соответствии с законами Менделя.
Появление неожиданных фенотипов объясняется тем, что хромосомы во время мейоза могут так тесно сближаться (кон'югувати), что между ними происходит перекрест и обмен участками - кросинговег.
Вероятность кроссинговера зависит от расположения генов в хромосоме: чем дальше они стоят друг от друга, тем чаще происходит кроссинговер. Расстояние между сцепленными генами выражают в процентах или морганідах, ее числовое значение равняется проценту кроссоверных особей среди потомков. Если это расстояние больше 50 %, то вероятность кроссинговера такая большая, что гены наследуются практически независимо. Процент кроссинговера дает возможность строить генетические карты - схемы возможного взаимного расположения генов в хромосоме.

Наследование, сцепленное с полом

Хромосомы делятся на два основных типа: аутосоми, одинаковые у самцов и самок, и половых хромосом, которые отличаются у разнополых особей. У млекопитающих мужской пол гетерогаметна (образует два типа гамет, которые несут Х - и Y-хромосомы), а женская - гомогаметна (образует один тип гамет, которые несут только Х-хромосомы). Пол организма определяется в момент оплодотворения и обусловлена хромосомным набором зиготы.
Признаки, гены которых расположены в половых хромосомах, называют сцепленными с статтю. Поскольку X - и Y-хромосомы негомологічні, то в гетерогаметному организме все гены половых хромосом представлены только одной алеллю. Такое состояние гена называется гемізиготним, в этом случае ген обязательно проявится в фенотипе.

Цитоплазматическая наследственность

Цитоплазматическая наследственность - способ передачи генетической информации с помощью структурных элементов цитоплазмы. В клетках эукариот есть органеллы, содержащие собственную ДНК - митохондрии и хлоропласты. Эта ДНК, так же как и ядерная ДНК, предопределяет формирование признаков организма. Цитоплазматическая наследственность имеет материнский характер - наследуются и проявляют себя только гены, содержащиеся в цитоплазме яйцеклетки. Цитоплазматично наследуется такой признак, как право - и лівозакрученість раковины у прудовика.