§ 37. СЦЕПЛЕНИЕ ГЕНОВ. КРОССИНГОВЕР

Основные понятия и ключевые термины: СЦЕПЛЕНИЕ ГЕНОВ. Закон сцепленного наследования. КРОССИНГОВЕР. Хромосомная теория наследственности.

Вспомните! Что такое закон наследования генов?

Знакомьтесь!

Впервые сцепление генов открыли в 1906 г. английские генетики В. Бэтсон и Р. Пеннет. Они изучали дигибридное скрещивание у горошка душистого (Lathyrus odoratus) и обнаружили отклонения от закона независимого наследования генов. Что же такое сцепление генов?

СОДЕРЖАНИЕ

Как Т. Морган экспериментально доказал сцепление генов?

Ил. 98. Т. Х. Морган в своей лаборатории (Fly Room)

Учёные уже давно обратили внимание на то, что количество наследственных признаков организмов значительно превышает количество их хромосом в гаплоидном наборе. Итак, в каждой хромосоме имеется не один, а много генов. Эти гены наследуются сцепленно друг с другом, образуя группу сцепления.

СЦЕПЛЕНИЕ ГЕНОВ - это явление общего расположения и наследования генов, локализованных в одной хромосоме. Экспериментальное доказательство явления сцепления генов выполнил американский генетик Томас Хант Морган (1866-1945) со своими учениками с помощью опытов с плодовой мушкой дрозофила фруктовая (Drosophila melanogaster).

Ил. 99. Сцепленное наследование с полным сцеплением генов

В чём суть этих опытов? Самцов дрозофилы, гомозиготных по доминантным аллелям серого тела (А) и нормальными крыльями (В), скрестили с самками, гомозиготными по соответствующим рецессивными аллелями чёрного тела (а) и недоразвитых крыльев (b) (ил. 99). Генотипы этих особей обозначили соответственно ААВВ и ааbb. Все гибриды первого поколения имели серое тело и нормальные крылья, то есть были гетерозиготными по обеим парам аллелей (генотип АаВb). От анализирующего скрещивания дигетерозиготной особи-самца (АаВb) с рецессивной дигомозиготой (ааbb) получено лишь две группы потомков! По полученным результатам Т. Морган предположил, что гены окраски тела и формы крыльев содержатся в одной хромосоме. Поэтому образуются два типа гамет и в сочетании с гаметами одного типа самки появляются только две группы особей с такими же фенотипами, что и у родителей. То есть наблюдается сцепленное наследование с полным сцеплением генов.

Итак, закон сцепленного наследования (закон Моргана, 1911) формулируется так: сцепленные гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются вместе и не проявляют независимого распределения.

Какое значение имеет кроссинговер при неполном сцеплении генов?

Ил. 100. Сцепленное наследование с неполным сцеплением генов

В этих опытах Т. Морган получил, кроме двух групп, подобных родительским (по 41,5 %), ещё две группы особей (по 8,5 %), которые имели «перекрещённые» комбинации признаков. На основании этих данных Т. Морган предположил, что гены, определяющие окраску тела и форму крыльев, находятся в одной хромосоме, но в процессе мейоза при образовании гамет гомологичные хромосомы могут обмениваться участками, т. е. имеет место перекрещивание хромосом, или кроссинговер. В этом случае происходит сцепленное наследование с неполным сцеплением генов (ил. 100).

КРОССИНГОВЕР - процесс, при котором гомологичные хромосомы обмениваются определёнными участками. Перекрещивание хромосом приводит к изменению наследственной информации и является важнейшим механизмом наследственной изменчивости (ил. 101). Кроссинговер наблюдается в профазе мейоза І после слияния гомологичных хромосом (конъюгации) и имеет случайный характер. Хотя частота кроссинговера - величина постоянная, на неё могут оказывать влияние пол, возраст, температура, рентгеновские лучи, некоторые химические соединения и др.

Ил. 101. Кроссинговер является механизмом рекомбинации наследственной информации

Итак, сцепление генов благодаря кроссинговеру может быть неполным, что обеспечивает наследственное разнообразие потомков.

Каково значение хромосомной теории наследственности?

Хромосомная теория наследственности возникла на основе клеточной теории в начале XX в. Впервые была обоснована Т. Бовери и В. Сеттоном, детально разработанна Т. X. Морганом и его сотрудниками (Г. Дж. Меллером, А. Стертевантом). Реальность кроссинговера была доказана в 1933 г. К. Штерном в опытах с дрозофилами.

Основные положения современной хромосомной теории наследственности таковы.

• Гены расположены в хромосомах. Различные хромосомы содержат неодинаковое количество генов.

• Каждый ген занимает определённое место в хромосоме.

• Аллельные гены занимают одинаковые локусы гомологичных хромосом.

• Гены расположены вдоль хромосом в линейном порядке.

• Все гены одной хромосомы образуют группу сцепления. Число групп сцепления равно гаплоидному наборе хромосом.

• Сцепление между генами в хромосоме нарушается вследствие кроссинговера, из-за чего происходит обмен аллельными генами.

• Сила сцепления между двумя генами обратно пропорциональна расстоянию между ними.

Значение хромосомной теории наследственности для развития биологии заключается в том, что установлена материальная основа законов наследственности, за генами закреплена роль элементарных единиц наследственности, установлено отклонение при сцепленном наследовании генов.

Итак, хромосомная теория наследственности - это обобщение научных знаний, согласно которому хромосомы являются материальной основой наследственности.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Практическое упражнение

Определение расстояния между генами и частоты кроссинговера

За единицу расстояния между генами принято 1 морганиду, равную 1 % кроссинговера. Расстояние между генами вычисляют по формуле:

где LAB - расстояние между генами; m и n - количество особей в каждой кроссоверной группе потомков; N - общее количество некроссоверных (их всегда больше) и кроссоверных (их всегда меньше) потомков при скрещивании. Используйте эту формулу для решения упражнения.

Серая окраска тела доминирует над чёрной, а нормальное строение крыльев - над зачаточными крыльями. В результате скрещивания дигетерозиготных самок с самцами, которые имеют чёрное тело и недоразвитые крылья, в потомстве получили таких мушек: 1394 - серых с нормальными крыльями, 1418 - чёрных с зачаточными крыльями, 288 - серых с зачаточными крыльями и 287 - чёрных с нормальными крыльями. Определите расстояние между генами.

Биология + Физика

Хромосома под флуоресцентным микроскопом

В современной генетике учёные уже могут видеть отдельные гены в хромосомах. Для этого ген выделяют из хромосомы, с помощью флуоресцентных красителей окрашивают и возвращают на своё место. Ген располагается в хромосоме, а краситель позволяет увидеть в микроскопе, где именно находятся гены. Что такое флуоресценция и каково её значение в биологических исследованиях?

ОТНОШЕНИЕ

Биология + Модельные организмы

 

Дрозофила фруктовая (Drosophila melanogaster)

Дрозофила фруктовая имеет быструю смену поколений, высокую плодовитость (самки откладывают до 100 яиц в день), четыре пары хромосом: три пары аутосом и одну пару половых хромосом. Уход за этими плодовыми мухами требует минимум оснащения и немного места. Всё это делает дрозофилу идеальным модельным организмом для исследований по генетике, физиологии, эволюции, иммунологии, медицине. Какие же открытия были осуществлены с помощью мушки дрозофилы?

Подготовьте письменное сообщение о значении этих открытий.

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Биология 9 класс Соболь (новая программа)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)