Сцепленное наследование. хромосомная теория наследственности – биология

Хромосомная теория наследственности. Наследование, сцепленное с полом

Сцепленное наследование. Хромосомная теория наследственности - биология

Основоположник теории Томас Гент Морган, американский генетик, нобелевский лауреат, выдвинул гипотезу об ограничении законов Менделя.

В экспериментах он использовал плодовую мушку-дрозофилу, обладающую важными для генетических экспериментов качествами: неприхотливостью, плодовитостью, небольшим количеством хромосом (четыре пары), множеством четко выраженных альтернативных признаков.

Морган и его ученики установили следующее:

  1. Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно или сцепленно.
  2. Группы генов, расположенных в одной хромосоме, образуют группы сцепления. Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом у гомогаметных особей и п+1 у гетерогаметных особей.
  3. Между гомологичными хромосомами может происходить обмен участками (кроссинговер); в результате кроссинговера возникают гаметы, хромосомы которых содержат новые комбинации генов.
  4. Частота кроссинговера между гомологичными хромосомами зависит от расстояния между генами, локализованными в одной хромосоме. Чем это расстояние больше, тем выше частота кроссинговера. За единицу расстояния между генами принимают 1 морганиду (1% кроссинговера) или процент появления кроссоверных особей. При значении этой величины в 10 морганид можно утверждать, что частота перекреста хромосом в точках расположения данных генов равна 10% и что в 10% потомства будут выявлены новые генетические комбинации.
  5. Для выяснения характера расположения генов в хромосомах и определения частоты кроссинговера между ними строят генетические карты. Карта отражает порядок расположения генов в хромосоме и расстояние между генами одной хромосомы. Эти выводы Моргана и его сотрудников получили название хромосомной теории наследственности. Важнейшими следствиями этой теории являются современные представления о гене как о функциональной единице наследственности, его делимости и способности к взаимодействию с другими генами.

Пример сцепленного наследования:

  • Vg — нормальные крылья дрозофилы;
  • vg — зачаточные крылья;
  • ВВ — серая окраска тела;
  • bb — темная окраска тела.

Запись в хромосомном выражении:

В данном случае правило единообразия гибридов первого поколения соблюдается.

В соответствии со вторым и третьим законами Менделя следовало ожидать при последующем анализирующем скрещивании по 25% каждого из возможных фенотипов (серых, длиннокрылых мух, серых короткокрылых, черных длиннокрылых и черных короткокрылых).

Однако опыты Моргана не дали таких результатов. При скрещивании рецессивной по обоим признакам самки VgVgbb с гибридным самцом из F1 образовалось 50% серых мух с короткими крыльями и 50% мух с черным телом и длинными крыльями:

Если же скрещивают дигибридную самку с гомозиготным рецессивным самцом, то в образуется потомство: 41,5% — серых с короткими крыльями, 41,5% — черных с длинными крыльями, 8,5% — серых с длинными крыльями, 8,5% — черных с короткими крыльями.

Данные результаты свидетельствуют о наличии сцепления генов и кроссинговере между ними. Так как в потомстве от второго скрещивания было получено 17% рекомбинантных особей, то расстояние между генами Vg и В равно 17%, или 17 морганидам.

Наследование, сцепленное с полом

Хромосомные наборы разных полов отличаются по строению половых хромосом. Y-хромосома мужчин не содержит многих аллелей, имеющихся в Х-хромосоме. Признаки, определяемые генами половых хромосом, называют сцепленными с полом. Характер наследования зависит от распределения хромосом в мейозе.

У гетерогаметных полов признаки, сцепленные с Х-хромосомой и не имеющие аллеля в Y-хромосоме, проявляются даже в том случае, когда ген, определяющий развитие этих признаков, — рецессивен. У человека У-хромосома передается от отца к сыновьям, а Х-хромосома — к дочерям. Вторую хромосому дети получают от матери. Это всегда Х-хромосома.

Если мать несет патологический рецессивный ген в одной из Х-хромосом (например, ген дальтонизма или гемофилии), но при этом сама не больна, то она является носительницей. В случае передачи этого гена сыновьям они могут родиться с данным заболеванием, ибо в У-хромосоме нет аллеля, подавляющего патологический ген.

Пол организма определяется в момент оплодотворения и зависит от хромосомного набора образовавшейся зиготы. У птиц гетерогаметными являются самки, а гомогаметными — самцы. У пчел половых хромосом вообще нет. Самцы гаплоидны. Самки пчел диплоидны.

Пример наследования, сцепленного с полом

Основные положения хромосомной теории наследственности:

  • каждый ген имеет в хромосоме определенный локус (место);
  • гены в хромосоме расположены в определенной последовательности;
  • гены одной хромосомы сцеплены, поэтому наследуются преимущественно вместе;
  • частота кроссинговера между генами равна расстоянию между ними;
  • набор хромосом в клетках данного типа (кариотип) является характерной особенностью вида.

Источник: https://kaz-ekzams.ru/biologiya/uchebnaya-literatura-po-biologii/biologia-repetitor/540-xromosomnaya-teoriya-nasledstvennosti-nasledovanie-sceplennoe-s-polom.html

Хромосомная теория наследственности. Сцепленное наследование генов

Класс: 10 класс

Дата: 16.03.17г.

Тема урока: Хромосомная теория наследственности. Сцепленное наследование генов.

Цель урока: Изучить хромосомную теорию наследственности. Сцепленное наследование генов.

Задачи урока:

  1. Сформировать у учащихся представление о сцепленном наследовании генов, группах сцепления, о законе сцепленного наследования Т.Моргана.

  2. Сформулировать основные положения хромосомной теории наследственности.

  3. Выяснить причины нарушения сцепления между генами.

  4. Продолжить формирование у учащихся навыков решения генетических задач.

Учебно-методическое обеспечение:

  1. И.Б. Агафонова, В.И. Сивоглазов. Программа среднего (полного) общего образования по биологии базового уровня. Допущена Минобрнауки РФ.

  2. Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. Общая биология.10-11 классы: Учебник для базового уровня. М.: Дрофа, 2012

  3. В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Я. В. Котелевская Биология. Общая биология.10-11классы. Базовый уровень. Рабочая тетрадь в 2 частях. Часть1, Часть 2. – М.: Дрофа, 2013

Время реализации урока: 45 минут.

Необходимое оборудование и материалы для урока: Интерактивная доска. Мультимедийная установка, презентация к уроку. А также таблицы и динамические модели по данной теме

Тип урока: Урок изучения нового материала

План проведения урока:

Этапы урока Время реализации
Организационный 2 мин
Актуализация знаний 10 мин
Изучение нового материала 25мин
Закрепление изученного материала 6 мин
Домашнее задание 2мин

Ход урока:

Мы отмечали, что у каждого организма число генов больше числа хромосом, следовательно, в одной хромосоме расположено множество генов. Как же наследуются гены, расположенные в одной хромосоме?

Большую работу по изучению этого вопроса провел американский ученый Томас Хант Морган (1866-1945гг) и его ученики.

В качестве объекта исследований Морган использовал плодовую мушку дрозофилу.Дрозофила – очень удобный генетический объект. У нее очень высокая плодовитость: одна самка может откладывать от 200 до 600 яиц.

У нее всего 4 пары хромосом (2n=8), они подвержены частым наследственным изменениям. И, конечно же, муху легко содержать в лабораторных условиях.

Давайте повторим за учеными ход проведения научного эксперимента .

Рассмотрите схему. Определите доминантность генов. Запишите схему, используя генетическую символику. Если доска интерактивная, то ответы вписываются прямо на слайд.

А – серое тело Р: ААВВ х аавв

а – черное тело г: АВ ав

В – нормальные крылья F1: АаВв

в – редуцированные крылья что сооветствует полученному результату

Далее Т. Морган провел обратное анализирующее скрещивание, скрестив самку первого поколения с гомозиготным по двум рецессивным признакам самцом. Давайте проверим, каким должен быть ожидаемый результат, решив схему 2. Ответы также вписываются на слайд.

Согласно третьему закону Менделя (закону независимого наследования) при данном типе наследования в потомстве мух должно быть четыре фенотипические группы. Однако на практике в пробирке ученые обнаружили только две.

Как можно объяснить полученный результат?

  1. Изучение нового материала

Выясним, как влияет расположение генов на образование различных гамет . Вариант 1- гены А и В расположены в разных хромосомах. Согласно третьему закону Менделя (закону независимого наследования) образуется четыре типа гамет.

Рассмотрим теперь вариант 2 – гены А и В локализованы в одной хромосоме. Сколько типов гамет образуется в этом случае? Только два.

Таким образом, возвращаясь к полученному в лаборатории результату , как его можно объяснить?

Получение двух фенотипических групп возможно, если гены изучаемых признаков находятся в одной паре хромосом. Такие гены наследуются вместе. Этот основополагающий вывод лег в основу Хромосомной теории наследственности (1911г), сформулированной группой Т.Моргана. Рассмотрим основные положения теории .

1. Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно или сцепленно.

2. Группы генов, расположенные в одной хромосоме образуют группу сцепления. Число групп сцепления равно числу пар хромосом (т.е. гаплоидному набору)

3. Гены расположены в хромосомах линейно, в строго определенных местах – локусах.

Однако, повторяя эксперимент несколько раз, ученые обнаружили, что сцепленное наследование признаков может нарушаться. Однако расщепление по фенотипическим группам не совпадает с менделеевским 1:1:1:1.

Среди потомства преобладали особи двух фенотипических групп – по 41,5% , а особи с так называемыми перекомбинированными признаками – по 8,5%.

Что могло привести к такому результату? Давайте вспомним процессы, происходящие в профазу первого мейотического деления.

Такое событие приводит к перекомбинированию генетического материала, увеличивает разнообразие потомков, т.е. повышает наследственную изменчивость, и, следовательно, играет важную роль в эволюции. Как часто происходит кроссинговер? От чего зависит появление новых перекомбинированных хромосом? Ответить на данные вопросы вы сможете выполнив задание.

Таким образом, в полученном в лаборатории результате мы видим, что большую часть 83% составляют нерекомбинантные (некроссоверные) особи, а 17% – рекомбинантные (кроссоверные) особи. Данные закономерности также нашли свое отражение в хромосомной теории наследственности в виде следующих положений (слайд 14).

4. Частота (%) перекреста между двумя неаллельными генами, расположенными в одной хромосоме, прямо пропорциональна расстоянию между ними.

5. Расстояние между генами измеряется в морганидах (сантиморганах): единица расстояния между генами в хромосоме– 1% кроссинговера = 1 сМ

Зная процент кроссинговера можно определить, как расположены гены в одной хромосоме. Решите задачу.

Определив местоположение гена можно построить генетическую карту хромосомы. Она представляет собой схему взаимного расположения генов, находящихся в одной хромосоме, т.е. в одной группе сцепления.

Построение подобных карт имеет большое значение и для фундаментальных исследований, и для решения самых разных практических задач.

Например, генетические карты хромосом человека очень важны для диагностики ряда тяжелых наследственных заболеваний.

  1. Закрепление изученного материала.

Ответьте на вопросы :

1. Какое наследование называют сцепленным?

2. В каком случае гены наследуются сцепленно?

3. Что такое группа сцепления?

4. Чему равно количество групп сцепления?

5. Сколько групп сцепления в клетках:

а) сазана (2n = 104); б) таракана (2n = 48);

в) осла (2n = 66); г) топинамбура (2n = 102)?

6. От чего зависит сила сцепления между генами?

7. Что является причиной нарушения сцепления?

8. Какие некроссоверные и кроссоверные гаметы образуют организмы:

а)АВ и ав; б) АВ и Ав; в) аВс и авс; г) Авс и авс?

Выучить § 3.13, записи в тетради, решить задачу:

У человека катаракта (помутнение хрусталика) и полидактилия (шестипалость) обусловлены сцепленными доминантными генами. Ген катаракты может быть сцеплен с геном нормального строения кисти и наоборот. Женщина унаследовала катаракту от матери, а полидактилию от отца. Ее супруг нормален по обеим признакам. Какие аномалии можно ожидать у детей в такой семье?

Сцепленные гены кроссинговера не обнаруживают.

Источник: https://intolimp.org/publication/khromosomnaia-tieoriia-nasliedstviennosti-stsiepliennoie-nasliedovaniie-ghienov.html

Хромосомная теория наследственности

Хромосомная теория наследственности сформулирована в 1911-1926 гг. Т. Х. Морганом по результатам своих исследований. С ее помощью выяснено материальную основу законов наследственности, установленных Г. Менделем, и то, почему в определенных случаях наследования тех или иных признаков от них отклоняется.

Основные положения

Основные положения хромосомной теории наследственности такие:

  • гены расположены в хромосомах в линейном порядке;
  • различные хромосомы имеют неодинаковые наборы генов, т.е. каждая из негомологичных хромосом имеет свой уникальный набор генов;
  • каждый ген занимает в хромосоме определенный участок; аллельные гены занимают в гомологичных хромосомах одинаковые участки;
  • все гены одной хромосомы образуют группу сцепления, благодаря чему некоторые признаки наследуются сцеплено; сила сцепления между двумя генами, расположенными в одной хромосоме, обратно пропорциональна расстоянию между ними;
  • сцепления между генами одной группы нарушается вследствие обмена участками гомологичных хромосом в профазе первого мейотического деления (процесс кроссинговера)
  • каждый биологический вид характеризуется определенным набором хромосом (кариотипа) — количеством и особенностями строения отдельных хромосом.
Читайте также:  Вид. популяция - биология

Хромосомная теория наследственности, теория, согласно которой хромосомы, заключенные в ядре клетки, являются носителями генов и является материальной основой наследственности, то есть преемственность свойств организмов в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом.

История

Хромосомная теория наследственности возникла в начале 20 века на основе клеточной теории и использования для изучения наследственных свойств организмов гибридологического анализа.

В 1902 году В. Сэттон в США, обратил внимание на параллелизм в поведении хромосом и Менделю т.н. «Наследственных факторов», и Т. Бовери в Германии выдвинули хромосомную гипотезу наследственности, согласно которой наследственные факторы (название впоследствии генами) Менделя локализованы в хромосомах.

Первые подтверждения этой гипотезы были получены при изучении генетического механизма определения пола у животных, когда было выяснено, что в основе этого механизма лежит распределение половых хромосом среди потомков. Дальнейшее обоснование Х. т принадлежит американскому генетику Т. Х.

Моргану, который отметил, что передача некоторых генов (например, гена, обусловливающего белоглазие у самок дрозофилы при скрещивании с красноглазыми самцами) связана с передачей половой Х-хромосомы, то есть наследуются признаки, сцепленные с полом (у человека известно несколько десятков таких признаков, в том числе некоторые наследственные дефекты — дальтонизм, гемофилия и др.).

Доказательство теории было получено в 1913 американским генетиком К.. Бриджесом, открывший нерасхождения хромосом в процессе мейоза у самок дрозофилы и отметил, что нарушения в распределении половых хромосом сопровождается изменениями в наследовании признаков, сцепленных с полом.

С развитием теории было установлено, что гены, расположенные в одной хромосоме, составляют одну группу сцепления и должны наследоваться совместно; число групп сцепления равно числу пар хромосом, постоянному для каждого вида организмов; признаки, зависящие от сцепленных генов, также наследуются совместно.

Вследствие этого закон независимого комбинирования признаков должен иметь ограниченное применение; независимо должны наследоваться признаки, гены которых расположены в разных (негомологичных) хромосомах.

Явление неполного сцепления генов (когда наряду с родительскими сочетаниями признаков в потомстве от скрещиваний обнаруживаются и новые рекомбинантные, их сочетание) было подробно исследовано Морганом и его сотрудниками (А. Г. Стертевантом и др.) И послужило обоснованием линейного расположения генов в хромосомах.

Морган предположил, что сцепленные гены гомологичных хромосом, находящихся у родителей в сочетаниях и, в мейозе в гетерозиготной формы ® могут меняться местами, в результате чего рядом с гаметами АВ и ab образуются гаметы Ab и аВ.

Подобные перекомбинации происходят благодаря разрывам гомологичных хромосом на участке между генами и дальнейшем соединению разорванных концов в новом сочетании: Реальность этого процесса, названного пересечением хромосом, или кроссинговером, была доказана в 1933 ему, ученым К. Штерномв опытах с дрозофилой и американскими учеными Х . Крейтономи Б.

Мак-Клинток — с кукурузой. Чем дальше друг от друга расположены сцепленные гены, тем больше вероятность кроссинговера между ними. Зависимость частоты кроссинговера от расстояний между сцепленными генами была использована для построения генетических карт хромосом. В 30-х гг. 20 в Ф. Добржанский показал, что порядок размещения генов на генетических и цитологических картах хромосом совпадает.

Согласно представлениям школы Моргана, гены являются дискретными и далее неделимыми носителями наследственной информации. Однако открытие в 1925 советскими учёными Г. А. Надсоном и Г. С. Филипповым, а в 1927 американским ученым Р.

Меллером влияния рентгеновских лучей на возникновение наследственных изменений (мутаций) у дрозофилы, а также применение рентгеновских лучей для ускорения мутационного процесса у дрозофилы позволили советским ученым А. С. Серебровскому, Н. П. Дубинину и др.

сформулировать 1928-30 представлений о делимости гена на более мелкие единицы, расположенные в линейной последовательности и способные к мутационных изменений. В 1957 этих представлений были доведены работой американского ученого С. Бензера с бактериофагом Т4. Использование рентгеновских лучей для стимулирования хромосомных перестроек позволило Н. П. Дубинину и Б.

Н. Сидорову обнаружить в 1934 эффект положения гена (открыт в 1925 Стертевантом), то есть зависимость проявления гена от места расположения его на хромосоме. Возникло представление о единстве дискретности и непрерывности в строении хромосомы.

Хромосомная теория наследственности развивается в направлении углубления знаний о универсальных носителей наследственной информации — молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Установлено, что непрерывная последовательность пуриновых и пиримидиновых оснований вдоль цепи ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) образует гены, межгенных интервалы, знаки начала и конца считывания информации в пределах гена; определяет наследственный характер синтеза специфических белков клетки и, следовательно, наследственный характер обмена веществ. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) составляет материальную основу группы сцепления у бактерий и многих вирусов (у некоторых вирусов носителем наследственной информации является рибонуклеиновая кислота) молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), входящий в состав митохондрий, пластид и др. органоидов клетки, служат материальными носителями цитоплазматической наследственности.

Х. т. Н., Объясняя закономерности наследования признаков у животных и растительных организмов, играет важную роль в с.-х. (сельскохозяйственный) науке и практике. Она вооружает селекционеров методами выведения пород животных и сортов растений с заданными свойствами. Некоторые положения Х.

т позволяют более рационально вести с.-х. (сельскохозяйственный) производство. Так, явление сцепленного с полом наследования ряда признаков в с.-х.

(сельскохозяйственный) животных позволило до изобретения методов искусственного регулирования пола у тутового шелкопряда выбраковывать коконы менее производительной пола, к разработке способа разделения цыплят по полу исследованием клоаки — отбраковывать петушков и т. п.

Важнейшее значение для повышения урожайности многих с.-х. (сельскохозяйственный) культур имеет использование полиплоидии. На знании закономерностей хромосомных перестроек основывается изучение наследственных заболеваний человека.

Источник: http://info-farm.ru/alphabet_index/kh/khromosomnaya-teoriya-nasledstvennosti.html

Урок 54. Хромосомная теория наследственности. Сцепленное наследование генов Рабочая тетрадь по биологии Захаров Сухова 10-11 класс – ГДЗ Ответы

Главная › 10-11 класс › Биология › Рабочая тетрадь по биологии Захаров Сухова 10-11 класс1. Напишите, каким образом были подтверждены законы Г. Менделя.

Что значит «всеобщий характер законов наследования признаков»?Изучение Морганом наследования родительских признаков гибридами дрозофилы показало, что число групп сцепленного наследования было равным количеству пар гомологичных хромосом.

На этом основании был сделан вывод о строгой локализации конкретных генов в определенных парах хромосом.

Было признано, что законы Менделя носят всеобщий характер, но они выполняются, если анализируемые гены находятся в разных парах гомологичных хромосом.

У каждого организма число генов, способных независимо комбинироваться в мейозе, ограничено числом хромосом. В каждой хромосоме любого вида организма содержится большое количество генов. Поэтому гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются совместно.

2. Найдите в тексте параграфа сведения о том, какие явления составили исключение из законов Г. Менделя. Какой вывод был сделан?

Исключения из законов – у душистого горошка форма пыльцы и окраска цветков не дают независимого распределения в потомстве: потомки остаются похожими на родителей. Таких исключений накапливалось все больше.

Стало ясно, что принцип независимого распределения в потомстве  и свободного комбинирования распространяется не на все гены.

На этом основании был сделан вывод о строгой локализации конкретных генов в определенных парах хромосом.

3. Сколько сортов гамет образует организм, гетерозиготный по двум парам аллельных генов, расположенных в одной хромосоме? Найдите в тексте схему, показывающую, как наследуются такие гены, перерисуйте ее, используя свои обозначения.

Гаметы – АВ, ав.
Свои обозначения могут быть др.буквы, например, Сс, Gg, Dd и другие.

4. Вернитесь к рисунку 9.5. Что могло произойти с генами, отвечающими за окраску тела и форму крыльев у дрозофилы, в результате чего появились мухи с перекомбинированными признаками? Как называют это явление?

Две последние формы – это результат перекомбинации признаков родительских форм вследствие перекреста хромосом при мейозе (кроссинговера).

5. При каком делении клеток и в какой его фазе может произойти обмен участками хромосом? Почему чаще всего обмениваются участками далеко отстоящие друг от друга клетки? Нарисуйте гомологичные хромосомы, обозначьте на них месторасположение тех генов, которые могут обмениваться очень редко.Обмен участками хромосом происходит при мейозе в профазе 1.

Чем дальше друг от друга располагаются гены в хромосоме, тем выше вероятность кроссинговера между ними (в таком положении легче произойдет «изгиб» хромосомы).

Между генами А и В обмен произойдет наиболее вероятно, а между С и В – маловероятно.

6. Выпишите сведения о видах сцепления. Каким образом определяется расстояние между генами, находящимися в одной хромосоме?Сцепление бывает полным и неполным – когда гены, локализованные в одной хромосоме, не всегда передаются вместе. Это связано с явлением кроссинговера, которое заключается в обмене участками гомологичных хроматид в процессе их конъюгации в профазе мейоза I.

Генетической картой хромосом называют схему взаимного расположения генов, находящихся в одной группе сцепления. Возможность такого картирования основана на постоянстве процента кроссинговера между определенными генами.

Если известно взаимное расположение генов на хромосоме (их порядок и расстояние между ними), то ею можно изобразить в виде схемы. За единицу расстояния между генами в одной хромосоме принят 1% кроссинговера.

Такая единица называется морганида.

Источник: https://dourokov.ru/10-11-klass/biologiya/rabochaya-tetrad-po-biologii-zaharov-suhova-10-11-klass/2993-urok-54.-hromosomnaya-teoriya-nasledstvennosti.-sceplennoe-nasledovanie-genov.html

Закон Моргана. Хромосомная теория наследственности. Наследование, сцепленное с полом. Полное и неполное сцепление генов. Понятие о генетических картах хромосом

⇐ ПредыдущаяСтр 17 из 29Следующая ⇒

Механизм наследования сцепленных генов, а также местоположение некоторых сцепленных генов установил американский генетик и эмбриолог Т. Морган.

Он показал, что закон независимого наследования, сформулированный Менделем, действителен только в тех случаях, когда гены, несущие независимые признаки, локализованы в разных негомологичных хромосомах. Если же гены находятся в одной и той же хромосоме, то наследование признаков происходит совместно, т.

е. сцепленно. Это явление стали называть сцепленным наследованием, а также законом сцепления или законом Моргана.

Закон сцепления гласит: сцепленные гены, расположеные в одной хромосоме, наследуются совместно (сцепленно).Группа сцепления — все гены одной хромосомы. Число групп сцепления равно количеству хромосом в гаплоидном наборе.

Например, у человека 46 хромосом — 23 группы сцепления, у гороха 14 хромосом — 7 групп сцепления, у плодовой мушки дрозофилы 8 хромосом — 4 группы сцепления.

Неполное сцепление генов — результат кроссинговера между сцепленными генами, поэтому полное сцепление генов возможно у организмов, в клетках которых кроссинговер в норме не происходит.

ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ МОРГАНА. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

Результатом исследований Т. Моргана стало создание им хромосомной теории наследственности:

1)гены располагаются в хромосомах; различные хромосомы содержат неодинаковое число генов; набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален;

2)каждый ген имеет определенное место (локус) в хромосоме; в идентичных локусах гомологичных хромосом находятся аллельные гены;

3)гены расположены в хромосомах в определенной линейной последовательности;

Читайте также:  Наследственная изменчивость. закон гомологических рядов в наследственной изменчивости - биология

4)гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно, образуя группу сцепления; число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом и постоянно для каждого вида организмов;

5)сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера, что приводит к образованию рекомбинантных хромосом; частота кроссинговера зависит от расстояния между генами: чем больше расстояние, тем больше величина кроссинговера;

6)каждый вид имеет характерный только для него набор хромосом — кариотип.

Наследование, сцепленное с полом — это наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. При наследственности, связанной с Y-хромосомой, признак или болезнь проявляется исключительно у мужчины, поскольку эта половая хромосома отсутствует в хромосомном наборе женщины.

Наследственность, связанная с Х-хромосомой, может быть доминантной или рецессивной в женском организме, но она всегда присутствует в мужском, поскольку в нем насчитывается только одна Х-хромосома. Наследование болезни сцепленное с полом, связанно, главным образом, с половой Х-хромосомой.

Большинство наследственных болезней (тех или иных патологических признаков), связанных с полом, передаются рецессивно. Таких болезней насчитывается около 100. Женщина-носительница патологического признака сама не страдает, так как здоровая Х-хромосома доминирует и подавляет Х-хромосому с патологическим признаком, т.е. компенсирует неполноценность данной хромосомы.

При этом болезнь проявляется только у лиц мужского пола.

По рецессивному сцепленному с Х-хромосомой типу, передаются: дальтонизм (красно-зелёная слепота), атрофия зрительных нервов, куриная слепота, миопия Дюшена, синдром «курчавых волос» (возникает в результате нарушения обмена меди, повышения её содержания в тканях, проявляется слабоокрашенными, редкими и выпадающими волосами, умственной отсталостью и т.д.

), дефект ферментов переводящих пуриновые основания в нуклеотиды (сопровождается нарушением синтеза ДНК в виде синдрома Леша-Найена, проявляющегося умственной отсталостью, агрессивным поведением, членовредительством), гемофилия А (в результате недостатка антигемофильного глобулина — фактора VIII), гемофилия В (в результате дефицита фактора Кристмаса — фактора IX) и т.д. По доминантному сцепленному с Х-хромосомой типу передаются гипофосфатемический рахит (не поддающийся лечению витаминами D2 и D3), коричневая эмаль зубов и др. Данные заболевания развиваются у лиц и мужского, и женского пола.

Полное и неполное сцепление генов.

Гены в хромосомах имеют разную силу сцепления. Сцепление генов может быть: полным, если между генами, относящимися к одной группе сцепления, рекомбинация невозможна и неполным, если между генами, относящимися к одной группе сцепления, возможна рекомбинация.

Генетические карты хромосом.

Это схемы относительного расположения сцепленных между собой

наследственных факторов — генов. Г. к. х. отображают реально

существующий линейный порядок размещения генов в хромосомах (см. Цитологические карты хромосом) и важны как в теоретических исследованиях, так и при проведении селекционной работы, т.к.

позволяют сознательно подбирать пары признаков при скрещиваниях, а также предсказывать особенности наследования и проявления различных признаков у изучаемых организмов. Имея Г. к. х.

, можно по наследованию «сигнального» гена, тесно сцепленного с изучаемым, контролировать передачу потомству генов, обусловливающих развитие трудно анализируемых признаков; например, ген, определяющий эндосперм у кукурузы и находящийся в 9-й хромосоме, сцеплен с геном, определяющим пониженную жизнеспособность растения.

85. Хромосомный механизм наследования пола. Цитогенетические методы определения пола.

Пол характеризуется комплексом признаков, определяемых генами, расположенными в хромосомах. У видов с раздельнополыми особями хромосомный комплекс самцов и самок неодинаков, цитологически они отличаются по одной паре хромосом, ее назвали половыми хромосомами.

Одинаковые хромосомы этой пары назвали X(икс)- хромосомами. Непарную, отсутствующую у другого пола- Y (игрек)- хромосомой; остальные, по которым нет различий аутосомами (А). У человека 23 пары хромосом.

Из них 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом. Пол с одинаковыми хромосомами XX, образующий один тип гамет (с X- хромосомой), называют гомогаметным,другой пол, с разными хромосомами XY, образующий два типа гамет (с X-хромосомой и с Y-хромосомой), – гетерогаметным.

У человека, млекопитающих и других организмов гетерогаметный пол мужской; у птиц, бабочек – женский.

X- хромосомы, помимо генов, определяющих женский пол, содержат гены, не имеющие отношения к полу. Признаки, определяемые хромосомами, называются признаками, сцепленными с полом.

У человека такими признаками являются дальтонизм (цветная слепота) и гемофилия (несвертываемость крови).

Эти аномалии рецессивны, у женщин такие признаки не проявляются, если даже эти гены несет одна из X- хромосом; такая женщина является носительницей и передает их с Х — хромосомой своим сыновьям.

Цитогенетический метод определения пола. Он основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека.

Применение цито генетического метода позволяет не только изучать нормальную морфологию хромосом и кариотипа в целом, определять генетический пол организма, но, главное, диагностировать различные хромосомные болезни, связанные с изменением числа хромосом или с нарушением их структуры.

В качестве экспресс- метода, выявляющего изменение числа половых хромосом, используют метод определения полового хроматинав неделящихся клетках слизистой оболочки щеки. Половой хроматин, или тельце Барра, образуется в клетках женского организма одной из двух Х- хромосом.

При увеличении количества Х — хромосом в кариотипе организма в его клетках образуются тельца Барра в количестве на единицу меньше числа хромосом. При уменьшении числа хромосом тельце отсутствует. В мужском кариотипе Y- хромосома может быть обнаружена по более интенсивной люмисценции по сравнению с другими хромосомами при обработке их акрихинипритом и изучении в ультрафиолетовом свете.

Особенности строения хромосом. Уровни организации наследственного материала. Гетеро- и эухроматин.

Морфология хромосом

При микроскопическом анализе хромосом, прежде всего, видны различия их по форме и величине. Строение каждой хромосомы сугубо индивидуальное. Можно заметить также, что хромосомы обладают общими морфологическими признаками.

Они состоят из двух нитейхроматид, расположенных параллельно и соединенных между собой в одной точке, названной центромерой или первичной перетяжкой. На некоторых хромосомах можно видеть и вторичную перетяжку. Она является характерным признаком, позволяющим идентифицировать отдельные хромосомы в клетке.

Если вторичная перетяжка расположена близко к концу хромосомы, то дистальный участок, ограниченный ею, называют спутником. Хромосомы, содержащие спутник, обозначаются как АТ-хромосомы. На некоторых из них в телофазе происходит образование ядрышек.
Концевые участки хромосом имеют особую структуру и называются теломерами.

Теломерные районы обладают определенной полярностью, препятствующей их соединению друг с другом при разрывах или со свободными концами хромосом.

Участок хроматиды (хромосомы) от теломеры до центромеры называют плечом хромосомы. Каждая хромосома имеет два плеча.

В зависимости от соотношения длин плеч выделяют три типа хромосом: 1) метацентрические (равноплечие); 2) субметацентрические (неравноплечие); 3) акроцентрические, у которых одно плечо очень короткое и не всегда четко различимо. (р — короткое плечо, q — длинное плечо).

Изучение химической организации хромосом эукариотических клеток показало, что они состоят в основном из ДНК и белков: гистонов и протомите (в половых клетках), которые образуют нуклеопротеиновый комплекс—хроматин, получивший свое название за способность окрашиваться основными красителями.

Белки составляют значительную часть вещества хромосом. На их долю приходится около 65% массы этих структур. Все хромосомные белки разделяются на две группы: гистоны и негистоновые белки.
Гистоны представлены пятью фракциями: HI, Н2А, Н2В, НЗ, Н4.

Являясь положительно заряженными основными белками, они достаточно прочно соединяются с молекулами ДНК, чем препятствуют считыванию заключенной в ней биологической информации. В этом состоит их регуляторная роль. Кроме того, эти белки выполняют структурную функцию, обеспечивая пространственную организацию ДНК в хромосомах.

Число фракций негистоновых белков превышает 100. Среди них ферменты синтеза и процессинга РНК, редупликации и репарации ДНК. Кислые белки хромосом выполняют также структурную и регуляторную роль. Помимо ДНК и белков в составе хромосом обнаруживаются также РНК, липиды, полисахариды, ионы металлов.

Источник: https://lektsia.com/3x1b23.html

Сцепленное наследование. Группы сцепления. Хромосомная теория наследственности

Сцепленное наследование — наследование признаков, гены которых локализованы в одной хромосоме. Сила сцепления между генами зависит от расстояния между ними: чем дальше гены располагаются друг от друга, тем выше частота кроссинговера и наоборот.

Вместе с признаками, которые наследуются независимо, должны существовать и такие, которые наследуются сцеплено друг с другом, так как они определяются генами, расположенными в одной хромосоме. Такие гены образуют группу сцепления.

Количество групп сцепления в организмах определенного вида равно количеству хромосом в гаплоидном наборе (например, у дрозофилы 1пара = 4, у человека 1пара = 23).

Полное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются так близко друг к другу, что кроссинговер между ними становится невозможным.

Неполное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются на некотором расстоянии друг от друга, что делает возможным кроссинговер между ними.

(Кроссоверные гаметы — гаметы, в процессе образования которых произошел кроссинговер. Как правило кроссоверные гаметы составляют небольшую часть от всего количества гамет.

Кроссинговер – обмен участками гомологичных хромосом в процессе клеточного деления, преимущественно в профазе первого мейотического разделения, иногда в митозе. Опытами Т. Моргана, К. Бриджеса и А. Стертеванта было показано, что нет абсолютно полного сцепления генов, при котором гены передавались бы всегда вместе.

Вероятность того, что два гена, локализованные в одной хромосоме, не разойдутся в процессе мейоза, колеблется в пределах 1-0,5. В природе преобладает неполное сцепление, обусловленное перекрёстком гомологичных хромосом и рекомбинацией генов. Цитологическая картина кроссинговера была впервые описана датским ученым Ф. Янсенсом .

Кроссинговер проявляется только тогда, когда гены находятся в гетерозиготном состоянии (АВ / ав). Если гены находятся в гомозиготном состоянии (АВ / АВ или аВ/аВ), обмен идентичными участками не дает новых комбинаций генов в гаметах и в поколении.

Частота (процент) перекрёстка между генами зависит от расстояния между ними: чем дальше они располагаются друг от друга, тем чаще происходит кроссинговер. Т.

Морган предложил расстояние между генами измерять кроссинговером в процентах, по формуле:

N1/N2 X 100 = % кроссинговера,

где N1 – общее число особей в F;

N2 – суммарное число кроссоверных особей.

Отрезок хромосомы, на котором осуществляется 1% кроссинговера, равна одной морганиде (условная мера расстояния между генами). Частоту кроссинговера используют для того, чтобы определить взаимное расположение генов и расстояние между ними. Для построения генетической карты человека пользуются новыми технологиями, кроме того построены цитогенетические карты хромосом.

Различают несколько типов кроссинговера: двойной, множественный (сложный), неправильный, неровный.

Кроссинговер приводит к новому сочетанию генов, вызывает изменение фенотипа. Кроме того, он наряду с мутациями является важным фактором эволюции организмов.)

Результатом исследований Т. Моргана стало создание им хромосомной теории наследственности:

· гены располагаются в хромосомах; различные хромосомы содержат неодинаковое число генов; набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален;

· каждый ген имеет определенное место (локус) в хромосоме; в идентичных локусах гомологичных хромосом находятся аллельные гены;

· гены расположены в хромосомах в определенной линейной последовательности;

· гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно, образуя группу сцепления; число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом и постоянно для каждого вида организмов;

· сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера, что приводит к образованию рекомбинантных хромосом; частота кроссинговера зависит от расстояния между генами: чем больше расстояние, тем больше величина кроссинговера;

· каждый вид имеет характерный только для него набор хромосом — кариотип.

Наследование пола и признаков, сцепленных с полом. Половые хромосомы и их роль в детерминации пола.Наследование пола. Пол особи – это сложный признак, формируемый как действием генов, так и условиями развития. У человека одна из 23 пар хромосом – половые хромосомы, обозначаемые как X и Y. Женщины – гомогаметный пол, т.е.

имеют две X-хромосомы, одну – полученную от матери, а другую – от отца. Мужчины – гетерогаметный пол, имеют одну X- одну Y-хромосому, причем X передается от матери, а Y – от отца. Заметим, что гетерогаметный пол не всегда обязательно мужской; например, у птиц это самки, в то время как самцы гомогаметны. Имеются и другие механизмы детерминации пола. Так, у ряда насекомых Y-хромосома отсутствует.

При этом один из полов развивается при наличии двух X-хромосом, а другой – при наличии одной X-хромосомы. У некоторых насекомых пол определяется соотношением числа аутосом и половых хромосом. У ряда животных может происходить т.н. переопределение пола, когда в зависимости от факторов внешней среды зигота развивается либо в самку, либо в самца.

Развитие пола у растений имеет столь же разнообразные генетические механизмы, как и у животных.

Признаки, сцепленные с X-хромосомой. Если ген находится в половой хромосоме (его называют сцепленным с полом), то проявление его у потомков следует иным, чем для аутосомых генов, правилам. Рассмотрим гены, находящиеся в X-хромосоме. Дочь наследует две X-хромосомы: одну – от матери, а другую – от отца.

Сын же имеет только одну X-хромосому – от матери; от отца же он получает Y-хромосому. Поэтому отец передает гены, имеющиеся в его X-хромосоме, только своей дочери, сын же их получить не может.

Поскольку X-хромосома более “богата” генами по сравнению с Y-хромосомой, то в этом смысле дочь генетически более схожа с отцом, чем сын; сын же более схож с матерью, чем с отцом.

Один из исторически наиболее известных сцепленных с полом признаков у человека – это гемофилия, приводящая к тяжелым кровотечениям при малейших порезах и обширным гематомам при ушибах. Она вызывается рецессивным дефектным аллелем 0, блокирующим синтез белка, необходимого для свертывания крови.

Ген этого белка локализован в Х-хромосоме. Гетерозиготная женщина +0 (+ означает нормальный активный аллель, доминантный по отношению к аллелю гемофилии 0) не заболевает гемофилией, и ее дочери тоже, если у отца нет этой патологии. Однако ее сын может получить аллель 0, и тогда у него развивается гемофилия.

Рецессивные заболевания, вызываемые генами X-хромосомы, намного реже поражают женщин, чем мужчин, поскольку у них заболевание проявляется только при гомозиготности – наличии рецессивного аллеля в каждой из двух гомологичных X-хромосом; мужчины заболевают во всех случаях, когда их единственная X-хромосома несет дефектный аллель.

Сцепление с Y-хромосомой. Сведения о генах, находящихся в Y-хромосоме, весьма скудны. Предполагается, что она практически не несет генов, обусловливающих синтез белков, необходимых для функционирования клетки. Но она играет ключевую роль в развитии мужского фенотипа.

Отсутствие Y-хромосомы при наличии только одной X-хромосомы приводит к т.н. синдрому Тернера: развитию женского фенотипа с плохо развитыми первичными и вторичными половыми признаками и другими отклонениями от нормы. Встречаются мужчины с добавочной Y-хромосомой (XYY); они высокого роста, агрессивны и нередко аномального поведения.

В Y-хромосоме выявлено несколько генов, ответственных за регуляцию синтеза специфических ферментов и гормонов, и нарушения в них приводят к патологиям полового развития. Имеется ряд морфологических признаков, которые, как полагают, определяются генами Y-хромосомы; среди них – развитие волосяного покрова ушей.

Подобного рода признаки передаются только по мужской линии: от отца к сыну.

Генетическая детерминация пола, определяемая набором половых хромосом, поддерживает равное воспроизводство самок и самцов. Действительно, женские яйцеклетки содержат только X-хромосому, поскольку женщины имеют генотип XX по половым хромосомам.

Генотип же мужчин – XY, и потому рождение девочки или мальчика в каждом конкретном случае определяется тем, несет ли спермий X- или Y-хромосому. Поскольку же в процессе мейоза хромосомы имеют равные шансы попасть в гамету, то половина гамет, производимых индивидами мужского пола, содержит X-, а половина – Y-хромосому.

Поэтому половина потомков ожидается одного пола, а половина – другого.

Следует подчеркнуть, что предсказать заранее рождение мальчика или девочки невозможно, поскольку невозможно предугадать, какая мужская половая клетка будет участвовать в оплодотворении яйцеклетки: несущая X- или Y-хромосому. Поэтому наличие большего или меньшего числа мальчиков в семье – дело случая.



Источник: https://infopedia.su/10×8292.html

Хромосомная теория наследственности. Сцепленное наследование. Кроссинговер

2014-05-31

Термины и понятия: сцепленное наследование; группа сцепления; закон Моргана; морганида; генетическая карта хромосомы; сцепленные с полом признаки.

Хромосомная теория наследственности и ее положения. Считают, что формирование хромосомной теории наследственности стало следующим этапом развития клеточной теории. Главные ее положения ныне рассматривают как постулаты современной клеточной теории.

Еще до Моргана, сразу же после переоткрытия законов Менделя исследователи заметили, что хромосомы при формировании половых клеток ведут себя, как гены. Однако только Морган через 10 лет после установления законов Менделя доказал, что гены расположены в хромосомах. Именно он сформулировал основные положения: гены находятся в хромосомах и расположены там в линейном порядке.

Современные молекулярно — генетические исследования подтвердили эти положения. Вот результаты программы «Геном человека», которая должна была исследовать, какие именно гены расположены в каких именно хромосомах (рис. 39).

Было установлено, что каждая хромосома содержит от нескольких сотен до нескольких тысяч структурных генов — всего 32135. Причем количество генов в хромосоме не совпадает с ее размерами.

Например, огромное субметацен — ческие хромосома 5 несет только 609 генов, а наименьшая акро -центристская хромосома 22 насчитывает 1092 гены.

Со времен Моргана хромосомная теория постоянно развивалась. В современном виде она включает следующие положения:

• гены находятся в хромосомах;

• каждый ген занимает определенное место в хромосоме;

• гены в хромосомах расположены в линейном порядке;

• каждая хромосома представляет собой группу сцепления;

• число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосому

• между гомологичными хромосомами происходит обмен аллель -ными генами;

• расстояние между генами пропорциональна проценту кроссинговера между ними.

Сцепление признаков, или закон Моргана. Гены, расположенные в разных хромосомах, передаются потомству независимо друг от друга в соответствии с законами Менделя.

Впервые сцепленное наследование признаков в процессе дигибридного скрещивания обнаружили английские генетики У. Бэтсон и Р. Пеннет, изучая наследование окраски цветов и форм пыльцевых зерен горошка душистого.

Однако именно опыты Моргана показали, что гены, расположенные в одной хромосоме, передаются потомству все вместе, образуя группы сцепления.

На основе этих наблюдений было сформулировано правило, которое впоследствии стали называть законом Моргана: гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно, или сцеплено.

Согласно наследования генов, находящихся в одной хромосоме, называют сцепленным наследованием.

Число групп сцепления генов соответствует количеству хромосом гаплоидного набора. Таким образом, у человека насчитывают 23 группы сцепления генов, у дрозофилы — 4, в бизона — 53, у собаки — 39, а в папоротника ужовник густорядного — 660!

Примером сцеплено наследуемых генов человека может быть группа сцепления, которая содержит локус Rh, где локализованы аллели резус -фактора, и локус елиптоцитозу — доминантной мутации, предоставляющая эритроцитам овальной формы. Другой пример — группа сцепления, которая несет в себе локус, где локализованы аллели группы АВО и локус, что приводит дефекты локтя и коленной чашечки.

Кроссинговер, или воображаемый исключение из закона Моргана. Продолжая опыты по изучению сцепленного наследования, Морган обнаружил и отклонения от закона. Среди гибридов второго поколения обязательно было немного особей с перекомбинация признаков, гены которых находятся в одной хромосоме. Как это можно объяснить?

Морган сделал предположение о том, что перекомбинация признаков может быть вызвана кроссинговером (от англ. Cross — скрещивать и over — над) — обменом участками гомологичных хромосом во время конъюгации при метафазе — И мейоза (рис. 40).

Далее он установил следующее. Гены, находящиеся в одной хромосоме, сцеплены не абсолютно. Кроссинговер может произойти в любом участке хромосомы.

Очевидно, чем дальше расположены друг от друга локусы в одной хромосоме, тем чаще между ними может происходить обмен участками, и наоборот: чем ближе расположены локусы, тем реже между ними происходит кроссинговер.

Локусы, расположенные в хромосоме бок о бок, испытывают кроссинговера крайне редко. Говорят, что в признаки, которые определяются этими структурными генами, полное сцепление.

Опыт, на основе которого Морган открыл кроссинговер, был такой.

Ученый провел очередное скрещивания дрозофил: муху дикого типа, гомозиготной по двум доминантными признаками (серое тело и нормальные крылья), скрестил с мухой, гомозиготной по двум рецессивным признакам (мутация «черное тело» и мутация «короткие крылья»).

В полном соответствии с первым законом Менделя все гибриды первого поколения были гетерозиготами, имевших фенотипическое проявление доминантных признаков: серое тело и нормальные крылья. Далее Морган провел анализирующее скрещивание гибридов первого поколения с рецессивными гомозиготными по обоим признакам мухами.

Морган ожидал получить один из двух возможных вариантов:

I вариант. Если гены, определяющие эти признаки, локализованы в разных хромосомах и наследуются независимо друг от друга, ожидается получение 25 % серых мух с нормальными крыльями, 25 % черных мух с короткими крыльями, 25 % серых мух с короткими крыльями и 25 % черных мух с нормальными крыльями;

II вариант. Если гены, определяющие эти признаки, находятся в одной хромосоме и наследуются сцеплено, то ожидается 50 % мух с серым телом и нормальными крыльями и 50 % мух с черным телом и короткими крыльями.

На самом деле в результате анализирующего скрещивания появились четыре типа потомков: 41,5 % серых мух с длинными крыльями; 41,5 % черных мух с короткими крыльями; 8,5 % серых мух с короткими крыльями; 8,5 % черных мух с длинными крыльями.

Есть результат приближался к распределению 50:50, из чего можно было сделать вывод, что гены все-таки локализованные в одной хромосоме. Вместе с тем возникло по 8,5 % особей с новыми, отличными фенотипами: серое тело и короткие крылья; черное тело и длинные крылья. Всего новых фенотипов оказалось: 8,5 % + 8,5 % = 17%.

Есть 17 % особей, полученных при анализирующего скрещивания, имели перекомбинация признаков, вызванную кроссинговером. Общий процент особей, чей фенотип является результатом кроссинговера, называют частотой кроссинговера. Частота кроссинговера характеризует расстояние между генами.

Чем больше процент кроссинговера, тем дальше находятся друг от друга гены в хромосоме, и наоборот, чем меньше процент кроссинговера, тем ближе расположены гены.

Что такое генетическая карта. Морган со своими сотрудниками предложили: используя гибридологический метод и подсчитывая частоту кроссинговера, строить генетические карты, на которых указывать порядок генов в хромосоме и расстояние между ними.

Таким образом, генетическая карта хромосомы — это схема взаимного расположения и расстояния генов, локализованных в этой хромосоме. Единицей измерения на этой карте есть 1% кроссинговера, или, как впоследствии ее назвали, морганида (рис. 41).

категория: Биология

Источник: http://moykonspekt.ru/biologiya/xromosomnaya-teoriya-nasledstvennosti-sceplennoe-nasledovanie-krossingover/

Ссылка на основную публикацию