Суть хромосомной теории наследования
Кроссинговер и сцепленное наследование
Биологическую роль хромосом сложно потерять. Правила числовой стабильности, спаривания, индивидуальности, сложного поведения мейоза и митоза укрепили мнение биологов о том, что хромосомы имеют важное значение и напрямую связаны, в частности, с передачей наследственных признаков.
Если гены, определяющие комбинированные признаки, находятся в разных парах гомологичных хромосом, происходит независимая комбинация признаков. Следовательно, каждый организм имеет ряд генов, ограниченных числом пар хромосом, которые могут независимо сочетаться в мейозе.
Например, кукуруза имеет более 500 генов, муха дрозофила — более 1000. У человека более 30 000 генов, несмотря на то, что существует 10, 4 и 23 пары хромосом.
Наблюдение 1
Это говорит о том, что каждая хромосома содержит огромное количество генов.
Гены на одной хромосоме и образующие связывающую группу наследуются вместе.
Определение 1
Согласно Томасу Ханту Моргану, сцепленное наследование — это обычное наследование генов.
Из этой позиции следует, что специфичность гаплоидного набора хромосом определяет количество связывающих групп.
Членство не всегда является абсолютным — к такому выводу пришел Томас Хант Морган в своих дальнейших исследованиях. Он экспериментировал с плодовыми мушками, плодовыми мушками и обнаружил, что полное спаривание происходит только в 83% случаев: у одной половины потомства были длинные крылья и серые тела (41,5%), у другой — короткие крылья и черное тело (признаки только родительские формы). 17% случаев связаны с рекомбинацией знаков: 8,5% имели короткие крылья и серое тело, еще 8,5% — длинные крылья и черное тело.
Причина нарушения связывания генов — кроссинговер.
Что такое кроссовер?
Определение 2
Кроссовер — это кроссовер хромосом, который происходит во время профазы I мейоза.
Чем больше расстояние между генами в хромосомах, тем больше вероятность перекрытия и тем больше гамет образуется в результате рекомбинации генов. Частота кроссовера пропорциональна расстоянию между генами. Основное биологическое значение скрещивания — увеличение комбинаторной изменчивости, дающей материал для естественного отбора.
В количественном отношении расстояние между генами связано с частотой появления кроссоверных организмов. В приведенном выше примере этот показатель составляет 17%. Это расстояние описывает прочность связи и указывается пересечением процентного содержания рекомбинации или морганида.
Наблюдение 2
Один процент пересечения = морганид.
Некоторые гены имеют высокий процент сцепления, тогда как другие едва заметны. Также в варианте сцепленного наследования максимальное значение кроссовера составляет не более 50%. Если этот показатель выше, пары аллелей смогут беспрепятственно сочетаться: в этом случае кроссовер не отличить от независимого наследования.
Процент кроссинговера учитывается при составлении генетических карт хромосом с нанесением на них относительного расстояния между генами.
Биологическое значение кроссинговера трудно переоценить. Благодаря генетической рекомбинации создаются условия для образования новых комбинаций генов и обеспечивается большая жизнеспособность организмов в процессе эволюции.
Вам нужна помощь учителя? Опишите задачу и наши специалисты помогут вам
Современные представления о гене и геноме
Ген — это материальная единица хранения и передачи наследственной информации. По современным представлениям, это участок макромолекулы ДНК. Некоторые гены являются структурными: они кодируют первичную структуру белковых молекул, структуру РНК. Регуляторные гены активируют чтение информации или подавляют этот процесс.
Генетический код используется для передачи информации. Так называется соответствие между тремя последовательными нуклеотидами (триплетами) и аминокислотами в белках. Гены последовательно проходят в молекулах ДНК, из которых образуются хромосомы. Набор генов организма или генотипа определяет проявление большинства внешних и внутренних характеристик живого существа.
В клетках человеческого тела насчитывается, по приблизительным оценкам, от 30 до 120 тысяч элементарных единиц наследственности. Огромное количество и разнообразие генов «упаковано» в нити и спирали ДНК. В кариотипе хромосом значительно меньше: 22 пары аутосом и одна пара половых хромосом.
Гены и хромосомы
Когда происходит конъюгация между гомологичными хромосомами, возможен обмен аллельными генами (кроссинговер). Изучение этого явления позволяет точно установить положение каждого гена на хромосоме. На основе экспериментов были созданы карты хромосом многих видов живых существ. Эти исследования проводились на горохе, плодовых мушках, помидорах и мышах.
Проект «Геном человека» был запущен в 1989 году. На первом этапе ученые определили полную последовательность нуклеотидов в ДНК человека. Работы были выполнены за 10 лет. В ходе исследования ученые обнаружили множество ранее неизвестных генов. Необходимо более подробно изучить их роль в организме.
В 2000 году было официально объявлено о расшифровке нуклеотидной последовательности всех хромосом человека. Изучение структуры и поведения хромосом и генов позволит добиться успеха в лечении неизлечимых заболеваний. Эти знания помогут определить влияние наследственности на здоровье и продолжительность жизни конкретного человека.
У большинства людей в течение жизни развиваются наследственные заболевания или выявляется предрасположенность к возможным проблемам со здоровьем. Известно более 5 тысяч наследственных заболеваний, с каждым годом это число увеличивается. Мутагены — факторы, повышающие вероятность развития мутаций, — играют важную роль. Это радиоактивность, токсичные вещества, электромагнитные волны и т.д.
Изучение генов — прямой путь к созданию новейших методов диагностики, эффективного лечения наследственных заболеваний. Расшифровка последовательности ДНК позволяет определить генетическую совместимость при трансплантации. Трансплантация органов может выполняться более эффективно и результативно. Уже ведутся исследования возможности «улучшения» человека методами генетики.
Полученные знания о структуре генома человека оказались важными для палеонтологии, археологии и антропологии. Выводы ученых об эволюции жизни на Земле, происхождении человека, путях миграции в древности и возникновении народов станут более точными.