2.2. Закономірності спадковості організмів

 Закономірності спадковості, встановлені Г. Менделем. 

Успіхи, досягнуті Менделем, частково пов'язані з успішним вибором об'єкта для експериментів — гороху посівного, чи звичайного (Pisum sativum):

1. У нього багато сортів, що чітко розрізняються по ряду ознак.

2. Рослини легко вирощувати.

3. Репродуктивні органи повністю прикриті пелюстками, тому рослина зазвичай самозапилюється. Тому всі сорти розмножуються в чистоті, тобто їх ознаки з покоління до покоління залишаються незмінними.

4. Можливе штучне схрещування сортів, що дає фертильне гібридне потомство.

Перший закон Менделя (закон одноманітності гібридів першого покоління):

Схема моногібридного схрещування, що ілюструє І закон Менделя

Одноманітність першого гібридного покоління та виявлення в гібридів лише домінантного прояву ознаки в сучасній генетиці називається першим законом Менделя, або законом одноманітності гібридів першого покоління.

Другий закон Менделя (закон розщеплення):

Схема моногібридного схрещування, що ілюструє II закон Менделя

ЗАКОН РОЗЩЕПЛЕННЯ формулюється так: під час моногібридного схрещування двох гібридів першого покоління, які є гетерозиготами, у потомстві спостерігається розщеплення за фенотипом 3 : 1 і за генотипом 1 : 2 : 1.

Третій закон Менделя (закон незалежного успадкування ознак):

Дигібридне схрещування – це схрещування батьківських особин, які різняться проявами двох ознак. 

Дигібридне схрещування гороха посівного

ЗАКОН НЕЗАЛЕЖНОГО УСПАДКУВАННЯ ОЗНАК формулюється так: кожна пара ознак успадковується незалежно від інших ознак.

Співвідношення за фенотипом – 9 : 3 : 3 : 1.

Короткий виклад законів Менделя:

1. Кожна ознака даного організму контролюється парою алелів.

2. Якщо організм містить два різні алелі за даною ознакою, то один з них (домінантний) може проявлятися, повністю пригнічуючи прояв іншої ознаки (рецесивної).

3. При мейозі кожна пара алелей розділяється (розщеплюється) і кожна гамета отримує по одному від кожної пари алелей (закон розщеплення).

Мал. Пояснення менделівського закону розщеплення факторів (алелей) А і а як результату розходження гомологічних хромосом в мейозі.

4. При утворенні чоловічих та жіночих гамет у кожну з них може потрапити будь-який алель з однієї пари разом із будь-яким іншим з іншої пари (закон незалежного розподілу).

5. Кожен алель передається з покоління в покоління як дискретна одиниця, що не змінюється.

6. Кожен організм успадковує по одному алелю (для кожної ознаки) від кожної з батьківських особин.

Наведені приклади та типове відношення 9:3:3:1 стосується лише тих ознак, які контролюються генами, локалізованими у різних хромосомах. Якщо ж гени знаходяться в одній і тій же хромосомі, то незалежний розподіл такого типу спостерігається не завжди.

Зчеплене успадкування. Хромосомна теорія спадковості 

Згідно з цією теорією хромосомноъ спадковості, кожна пара факторів (генів) локалізована в парі гомологічних хромосом, причому кожна хромосома несе по одному з цих факторів (алелів). Оскільки кількість ознак у будь-якого організму в багато разів більша за кількість його хромосом, видимих під мікроскопом, кожна хромосома повинна містити безліч факторів (генів).

Гени, розташовані в одній і тій же хромосомі, називають зчепленими. Усі гени однієї хромосоми утворюють групу зчеплення; вони зазвичай потрапляють до однієї гамети і успадковуються разом. Таким чином, гени, що належать до однієї групи зчеплення, зазвичай не підпорядковуються Менделівському закону незалежного розподілу. Тому при дигібридному схрещуванні ці гени не дають очікуваного співвідношення 9:3:3:1.

Генетичне пояснення співвідношення 3:1 між фенотипами F2 як результату зчеплення

У дрозофіли гени, що контролюють забарвлення тіла і довжину крил, мають наступні алеломорфи (фенотипічні ознаки, що визначаються різними алелями): сіре тіло – чорне тіло, довгі крила – зачаткові (короткі) крила. Сіре тіло та довгі крила домінують.

Практично співвідношення 3:1 ніколи не виходить, а F2 неминуче з'являються всі чотири фенотипи. Пояснюється це тим, що повне зчеплення зустрічається дуже рідко.

У більшості експериментів з схрещування за наявності зчеплення крім мух з батьківськими фенотипами виявляються особини з новими поєднаннями ознак. Ці нові фенотипи називають рекомбінантними. Все це дозволяє дати таке визначення зчеплення: два або більше генів називають зчепленими, якщо нащадки з новими генними комбінаціями (рекомбінанти) зустрічаються рідше, ніж фенотипи батьків.

На основі експериментів з дрозофілами Морган сформулював хромосомну теорію спадковості.

1) гени, що вивчаються, локалізовані в хромосомах;

2) обидва гени знаходяться в одній хромосомі, тобто зчеплені;

3) алелі кожного гена перебувають у гомологічних хромосомах;

4) під час мейозу між гомологічними хромосомами відбувається обмін алелями (кросинговер).

Генетичні основи визначення статі у різних груп організмів. Хромосомне визначення статі

Статеві ознаки визначаються генами. Ознаки статі поділяють на первинні і вторинні.

Первинними статевими ознаками - називають ознаки, що визначають наявність і будову репродуктивних органів, ці ознаки формуються на ембріональному етапі розвитку.

Вторинними статевими ознаками - називають такі якості, що відрізняють одну стать від іншої, однак не беруть участь у розмноженні, вони з'являються в організмів піл час статевого дозрівання.

Гени, що визначають статеві ознаки, розташовані в статевих хромосомах і аутосомах. Ознаки зчеплені зі статтю визначаються генами, що розташовані у статевих хромосомах.

У багатьох організмів стать визначається генами статевих хромосом. У більшості роздільностатевих організмів стать майбутньої особини визначається в момент запліднення і залежить від того, скільки і які зі статевих хромосом поєднуються в зиготі.

Всі яйцеклітини в людини містять одну Х-хромосому, тобто подібні за каріотипом. Тому жіночу стать називають гомогаметною. А сперматозоїди містять або X-, або Y-хромосому. Тому чоловічу стать у людини називають гетерогаметною - чоловіки виробляють сперматозоїди двох типів. Але не завжди чоловіча стать є гетерогаметною. У птахів, наприклад, гетерогаметною є жіноча стать, а чоловіча - гомогаметна.

Взаємодія генів

В залежності від того скільки генів контролюють розвиток даної ознаки розрізняють:

• моногенні ознаки (формування ознаки контролюються одним геном);
• полігенні ознаки (за формування ознаки відповідають декілька генів).

 Взаємодія генів, які формують полігенні ознаки, буває двох видів:

• взаємодія алельних генів (гени розташовані в гомологічних хромосомах);
• взаємодія неалельних генів (гени розташовані в негомологічних хромосомах).

Натисніть для збільшення