Хромосомная теория наследственности

  1. Хромосомная теория наследственности и ее основные положения. Хромосомная теория наследственности — теория, согласно которой хромосомы, заключённые в ядре клетки, являются носителями генов и представляют собой материальную основу наследственности, то есть преемственность свойств организмов в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом. Хромосомная теория наследственности возникла в начале 20 в. на основе клеточной теории и использовалась для изучения наследственных свойств организмов гибридологического анализа.

Основные положения хромосомной теории наследственности:

 1. Гены локализованы в хромосомах. При этом различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. Кроме того, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

2. Аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах.

3. Гены расположены в хромосоме в линейной последовательности.

4. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, то есть наследуются преимущественно сцепленно (совместно), благодаря чему происходит сцепленное наследование некоторых признаков. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом данного вида (у гомогаметного пола) или больше на 1 (у гетерогаметного пола).

 5. Сцепление нарушается в результате кроссинговера, частота которого прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме (поэтому сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами). 6. Каждый биологический вид характеризуется определенным набором хромосом — кариотипом.
ТОМАС ГЕНТ МОРГАН (1866—1945) — американ­ский эмбриолог, генетик. Впервые начал исследования на плодовой мушке дрозофиле. Морган и его школа создали в итоге этих опытов хромосомную теорию наследственности. Лауреат Нобелевской премии 1933 г., почетный академик АН СССР. Основные положения теории:

1. Единицей наследственной информации является- ген.

2. В пределах одной хромосомы гены образуют группы сцепления.

3. Сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера.

4. Гены. Расположенные в разных парах гомологичных хромосом наследуются независимо друг от друга.

Группы сцепления. Число генов у каждого организма, как мы уже отмечали, гораздо больше числа хромосом. Следовательно, в одной хромосоме расположено много генов. Как наследуются гены, расположенные в одной паре гомологичных хромосом?

Большую работу по изучению наследования неаллельных генов, расположенных в паре гомологичных хромосом, выполнили амери­канский ученый Т. Морган и его ученики. Ученые установили, что гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно, или сцепленно. Группы генов, расположенные в одной хромосоме, называют группами сцепления. Сцепленные гены расположены в хромосоме в линейном порядке. Число групп сцепления у генети­чески хорошо изученных объектов равно числу пар хромосом, т. е. гаплоидному числу хромосом. У человека 23 пары хромосом и 23 группы сцепления, у гороха 7 пар хромосом и 7 групп сцепления и т. д

Сцепленное наследование и явление перекреста. Рассмотрим, какие типы гамет будет производить особь, два гена которой находятся в одной хромосоме: AB и ab Особь с таким генотипом

производит два типа гамет: ab и AB ­­ ­­­– равных количествах, которые повторяют комбинацию генов в хромосоме родителя. Было установлено, однако, что кроме таких обычных гамет возни­кают и другие, новые — Аb и аB новыми комбинациями генов, отличающимися от родительской гаметы. Было доказано, что причина возникновения новых гамет заключается в перекресте гомологичных хромосом.

Гомологичные хромосомы в процессе мейоза перекрещиваются и обмениваются участками. В результате этого возникают каче­ственно новые хромосомы. Частота перекреста между двумя сце­пленными генами в одних случаях может быть большой, в других — менее значительной. Это зависит от расстояния между генами в хромосоме. Частота (процент) перекреста между двумя неаллельными генами, расположенными в одной хромосоме, пропорциональна рас­стоянию между ними. Чем ближе расположены гены в хромосоме, тем теснее сцепление между ними и тем реже они разделяются при перекресте. И наоборот, чем дальше гены отстоят друг от друга, тем слабее сцепление между ними и тем чаще осуществляется пере­крест. Следовательно, о расстоянии между генами в хромосоме можно судить по частоте перекреста.

Итак, сцепление генов, локализованных в одной хромосоме, не бывает абсолютным. Перекрест, происходящий между гомологич­ными хромосомами, постоянно осуществляет «перетасовку» — рекомбинацию генов. Т. Морган и его сотрудники показали, что, изучив явление сцепления и перекреста, можно построить карты хромосом с нанесенным на них порядком расположения генов. Кар­ты, построенные на этом принципе, созданы для многих генети­чески хорошо изученных организмов: кукурузы, человека, мыши, дрожжей, гороха, пшеницы, томата (рис. 37), плодовой мушки дро­зофилы.

Как геологу или моряку совершенно необходима карта, так и генетику и селекционеру крайне необходима генетическая карта того объекта, с которым он работает. В настоящее время создано несколько эффективных методов построения генетических карт. В результате возникла возможность сравнивать строение генома у различных видов, что имеет важное значение для генетики, селек­ции, а также эволюционных исследований.

 

Пример решения задачи на моногибридное скрещивание:

 

Задача: У кроликов шерсть нормальной длины доминантна, короткая-рецессивна. У крольчихи с короткой шерстью родилось 7 крольчат- 4 короткошерстных и 3 нормальношерстных. Определите фенотип и генотип отца.

Генетический анализ: Крольчиха имеет короткую шерсть, следовательно, она рецессивная гомозигота по генотипу. В еепотомстве наблюдается расщепление, значит, один из родителей гетерозиготен. Очевидно это кролик (отец).

 

Решение задачи с алгоритмом:

1. Введение генетической символики А- норм. шерсть

а – корот. Шерсть

2. Генотипы родителей Р ♀аа х ♂ Аа

3. Фенотипы родителей корот. Норм.

4. Гаметы родителей а А а

5. Комбинирование гамет родителей

6. Генотипы гибридов F1 Аа; аа

7 Фенотипы гибридов F1 норм. корот.

8. Расщепление по генотипу 1: 1

9. Расщепление по фенотипу 1: 1

10 Ответ: ♂ Аа, нормальная шерсть

Решение задачи должно завершаться локоничным ответом на все поставленные вопросы там, где это возможно.

Вопросы и задачи:

1 Известно, что у человека низкий рост доминирует над высоким, а кудрявые волосы над прямыми. Каким будет F1 у родителей, если женщина низкорослая с прямыми волосами, а мужчина высокий и кудрявый? Оба родителя гомозиготны по всем признакам.

2 Какими будет гаметы, если генотип:

а) Аа Вв Сс;

б) АА ВВ СС;

в) Аа Вв СС ДД.

3 Темноволосая девушка вышла замуж за светловолосого мужчину (рецессивный ген). Каков генотип девушки, если в F1 родились двойняшки — один с белыми волосами, другой с темными?

4 У пшеницы ген карликовости доминирует над геном нормального роста. Каковы генотипы исходных форм, если в F1 расщепление 1:1. При каких фенотипах родителей в F1 проявится первый закон Менделя?