Наследственность

Передача наследственной информации от клетки к клетке и от организма к организму происходит в процессе деления клеток. Перед каждым делением молекулы ДНК удваиваются. Специальный фермент разъединяет 2-цепочную молекулу ДНК на 2 отдельные цепи, одновременно присоединяя к их нуклеотидам в соответствии с принципом комплементарности свободные нуклеотиды, имеющиеся в ядре. В результате появляются 2 копии исходной двух цепочечной молекулы. При делении клетки каждая дочерняя клетка должна получить свою копию. Если клетка имеет небольшой объем генной информации (одна молекула ДНК, как в клетке бактерии), проблемы в правильном распределении копий между клетками нет. Но если молекул ДНК множество, есть опасность, что при делении в 1 клетку попадут 2 одинаковые копии, а в другую – не попадет ни одной. Поэтому в клетках сложных организмов с большим объемом генетической информации группы молекул ДНК организованы в специальные структуры – хромосомы.

При делении клетки вместе с удвоением молекул ДНК удваиваются и хромосомы. Затем, при делении, специальный механизм - веретено деления - с помощью белковых тяжей растягивает части удвоившихся хромосом так, что они гарантировано попадают в разные клетки. Число хромосом во всех клетках организма, кроме половых, всегда двойное: у каждой хромосомы есть парная или гомологичная ей, т. е. такая же по размеру, форме и составу генов, отвечающих за одни и те же признаки организма. Гены, отвечающие за один и тот же признак, располагаются в одних и тех же участках парных хромосом и называются аллельные.

Аллельные гены могут быть абсолютно одинаковыми, т. е. приводить к одному и тому же проявлению данного признака. Такой организм называется гомозиготным по данному признаку. Например, в обеих парных хромосомах гены, отвечающие за цвет глаз, приводят к светлым глазам у человека или к темным. Но аллельные гены могут и отличаться друг от друга, т. е. в одной хромосоме может лежать ген, отвечающий за светлые глаза, а в другом за темные глаза. Такой организм будет называться гетерозиготным по данному признаку (цвету глаз). Проявления признака в гетерозиготном организме зависят от характера взаимодействия таких аллельных генов. Их 3 типа:

Полное доминирование, когда 1 ген доминантный, например приводящий к темному цвету глаз доминирует, то есть подавляет реализацию другого гена (светлых глаз) - рецессивного. Цвет глаз у такого организма будет темным.

Неполное доминирование - когда доминантный ген не полностью подавляет проявление рецессивного. Например, у некоторых растений ген красных цветков не полностью подавляет ген белых цветков и в гетерозиготных растениях цветки - розовые.

Кодоминирование (совместное), когда проявляются оба аллельных гена в гетерозиготном организме. Примером кодоминирования могут служить группы крови человека - они зависят от наличия в структуре клеток крови белков А и В, которые кодируются аллельными генами.

У человека I или O группы в клетках этих белков нет, следовательно, гены групп крови в этом организме не несут информации о структуре этих белков.

Во II или А группе присутствуют только белки А, следовательно, 1 или оба аллельных гена несут информацию о белке А.

В III или B группе аналогично имеются 1 или оба гена, отвечающие за белок В.

В IV или АВ группе в одной хромосоме лежит ген А, а в другой ген белка В, поэтому в клетках присутствуют оба белка (кодоминирование).

В отличие от соматических клеток, т. е. всех клеток организма (кроме половых), зрелые половые клетки имеют одинарный набор хромосом. Это обеспечивается тем, что при созревании половых клеток последние 2 цикла деления проходят без промежуточного удвоения ДНК и хромосом и каждый зрелый сперматозоид или каждая зрелая яйцеклетка несут по 1 хромосоме из пары. При оплодотворении, т. е. слиянии яйцеклетки и сперматозоида, двойной набор хромосом восстанавливается, при этом будущий организм получает 1 хромосому от отца, а другую гомологичную ей от матери. Так обеспечивается рекомбинация родительских генов, их новое сочетание в потомстве.