Гипермаркет знаний>>Биология>>Биология 10 класс>> Хромосомная теория наследственности

Хромосомная теория наследственности

1.    Что такое хромосомы? Какова их роль?
2.    Знал ли Г. Мендель о существовании хромосом?
3.    Можно ли назвать гены, определяющие цвет семян гороха, и гены, определяющие цвет венчика цветков гороха, аллельными?

Хромосомная теория наследственности.

Как уже говорилось выше, Г. Мендель опередил свое время. Современники не оценили его работы по достоинству просто потому, что не поняли их. Действительно, в 1865 г. еще не было изучено ядро, не были описаны митоз и мейоз, а уж о ДНК и строении хромосомы ученые просто не имели никакого представления. Таким образом, гипотетические «наследственные факторы», о которых говорил Г. Мендель, трудно было ввести в систему тогдашних знаний о клетке.

В 1902 г. американец Уильям Сеттон предположил, что элементы наследственности, которые мы сегодня называем генами, могут располагаться в хромосомах. Но вместе с тем стали накапливаться сведения о том, что в некоторых случаях расщепления по правилам Менделя не происходит. Например, у душистого горошка два признака — форма пыльцы и окраска цветков — не дают независимого расщепления в потомстве в соотношении 3 : 1, и потомки остаются похожими на родительские особи. При последующем анализе оказалось, что гены этих двух признаков лежат в одной хромосоме.

Действительно, генов, кодирующих различные признаки, у любого организма очень много. Так, по приблизительным подсчетам, у человека около 120 тыс. генов, а видов хромосом всего 23. Все это огромное количество генов размещается в этих хромосомах.

Каковы же принципы наследования генов, расположенных на одной хромосоме? Современная хромосомная теория наследственности создана выдающимся американским генетиком Томасом Морганом (1866—1945).
Первое положение этой теории гласит: ген представляет собой участок хромосомы. Хромосомы, таким образом, представляют собой группы сцепления генов.

Второе положение утверждает, что аллелъные гены (гены, отвечающие за один признак) расположены в строго определенных местах (локусах) гомологических хромосом.

Наконец, согласно третьему положению, гены располагаются в хромосомах линейно, т. е. друг за другом.
Основным объектом, с которым работали Морган и его ученики, была плодовая мушка дрозофила, имеющая диплоидный набор из 8 хромосом. Эксперименты показали, что гены, находящиеся в одной хромосоме, при мейозе попадают в одну гамету, т. е. наследуются сцепленно. Это явление получило название закона Моргана.
Кроссинговер. Однако в тех же опытах было описано и отклонение от этого закона. Среди гибридов второго поколения обязательно было малое число особей с перекомбинацией тех признаков, гены которых лежат в одной хромосоме. Как это можно объяснить?

Для этого необходимо вспомнить ход мейоза, а именно то, что в профазу первого мейотического деления гомологичные хромосомы коньюгируют и могут обмениваться гомологичными участками. Этот процесс, как мы помним, называется кроссинговер , он очень важен для повышения разнообразия потомков. Кроссинговер также был открыт Т. Морганом и его соратниками, поэтому хромосомную теорию можно дополнить еще одним, четвертым, положением: в процессе образования гамет между гомологичными хромосомами происходит конъюгация, в результате которой они могут обмениваться аллелъными генами, т. е. может происходить кроссинговер.

Таким образом, при кроссинговере происходит нарушение закона Моргана, и гены одной хромосомы не наследуются сцепленно, так как часть из них заменяется на аллельные гены гомологичной хромосомы. Иными словами, сцепление генов является неполным.

Хромосомные карты.

Явление кроссинговера помогло ученым установить расположение каждого гена в хромосоме, создать генетические карты хромосом. Морган и его сотрудники сделали вывод о том, что чем дальше друг от друга расположены на хромосоме два гена, тем чаще они будут расходиться в разные хромосомы в процессе кроссинговера. Если два гена А и D расположены на противоположных концах одной хромосомы (рис. 60), то они разойдутся в разные хромосомы при любом варианте кроссинговера. Но если речь идет о двух генах В и С, расположенных в хромосоме рядом, то они могут разойтись по разным хромосомам только в том случае, если точка перекреста окажется на одном-единственном участке между этими двумя генами. Вероятность такого события не очень велика. Таким образом, вероятность расхождения двух генов по разным хромосомам в процессе кроссинговера зависит от расстояния между ними в хромосоме. Следовательно, подсчитав частоту кроссинговера между какими-либо двумя генами одной хромосомы, отвечающими за различные признаки, можно точно определить расстояние между этими генами, а значит, и начать построение генетической карты, которая представляет собой схему взаимного расположения генов, составляющих одну хромосому.

Хромосомная теория наследственности. Закон Моргана. Кроссинговер. Генетические карты.

1.    Что представляет собой ген?
2.    В каких случаях справедливо правило независимого наследования признаков?

«Прыгающие» гены.

К настоящему времени при помощи подсчета кроссинговеров и других, более современных методов построены генетические карты хромосом многих видов живых существ; гороха, томата, дрозофилы, мыши. Кроме того, успешно продолжается работа по составлению генетических карт хромосом человека, что может помочь в борьбе с различными неизлечимыми пока болезнями. Однако оказалось, что в состав хромосом входят участки, которые могут менять свое месторасположение на хромосоме или даже переходить в состав другой хромосомы! Такие участки назвали «прыгающими» генами. На самом деле они генами не являются, так как не несут информации о строении белков. Они могут встраиваться в обычные гены, нарушая их работу, т. е. приводя к мутациям.

Возможно, «прыгающие» гены — это участки ДНК вирусов, которые «научились» встраиваться в ДНК клеток хозяйского организма.

Дрозофилы вместо кроликов.

Т. Морган хотел вначале ставить опыты не на дрозофиле, а на кроликах. Но отцы-попечители его университета сочли кроликов дорогим объектом, и ему пришлось работать с дрозофилами. Остается их поблагодарить за скупость. Займись Т. Морган кроликами, он бы утонул в миллионах генетических рекомбинаций и группы сцепления были бы открыты позже. Мы знаем, что при мейозе отцовские и материнские хромосомы расходятся по клеткам случайно. Каково число возможных пар сочетаний? Математика показывает, что оно равно 2 в степени, равной числу пар гомологичных хромосом. Значит, у дрозофилы эта величина равна: 24 = 16. А у человека, где 23 пары хромосом: 223 = 8 388 608.

Если мы еще учтем кроссинговер, станет ясно, что фактически каждый человек на Земле представлен одним экземпляром, он единственное и неповторимое событие.

Каменский А. А., Криксунов Е. В., Пасечник В. В. Биология 10 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта

_{Онлайн библиотека с учениками и книгами, плани-конспекти уроков с Биологии 10 класса, книги и учебники согласно календарного плана планирование Биологии 10 класса}

Содержание урока
 конспект уроку и опорный каркас                      
 презентация урока 
 акселеративные методы и интерактивные технологии
 закрытые упражнения (только для использования учителями)
 оценивание 

Практика
 задачи и упражнения,самопроверка 
 практикумы, лабораторные, кейсы
 уровень сложности задач: обычный, высокий, олимпиадный
 домашнее задание 

Иллюстрации
 иллюстрации: видеоклипы, аудио, фотографии, графики, таблицы, комикси, мультимедиа
 рефераты
 фишки для любознательных
 шпаргалки
 юмор, притчи, приколы, присказки, кроссворды, цитаты

Дополнения
 внешнее независимое тестирование (ВНТ)
 учебники основные и дополнительные 
 тематические праздники, слоганы 
 статьи 
 национальные особенности
 словарь терминов                          
 прочие 

Только для учителей
 идеальные уроки 
 календарный план на год 
 методические рекомендации 
 программы
 обсуждения

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.