9. Особенности биологического уровня организации материи. Генетика и эволюция (биологические процессы)

9.1. Общие сведения

Генетика

Генетика – это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости. Методы генетики: гибридологический, генеалогический, близнецовый, цитогенетический, биохимический, популяционно-статистический и т.д.

Наследственность – это свойство организмов передавать определенные признаки и свойства. Различают ядерную и цитоплазматическую наследственность. Носителями ядерной наследственности являются хромосомы ядра, а цитоплазматической – ДНК митохондрий и пластид. Материнская наследственность передается от матери потомкам.

Изменчивость – свойство организмов приобретать новые признаки в течении жизни.

Наследственная изменчивость закрепляется в генотипе и передается потомкам. К ней относят, прежде всего, комбинативную и мутационную изменчивости.

Основные генетические понятия

Ген – это участок молекулы ДНК (хромосомы), несущий информацию об определенном признаке или свойстве организма.

Каждый ген занимает в хромосоме строго определенное место – локус. Так как в соматических клетках большинства эукаритических организмов хромосомы парные (гомологичные), то в каждой из парных хромосом находится по одной копии гена, отвечающего за определенный признак. Такие гены называют аллельными. Аллельные гены чаще всего существуют в двух вариантах – доминантном и рецессивном.

Доминантным называют ген, который проявляется вне зависимости от того, какой ген находится в другой хромосоме, и подавляет развитие признака, кодируемого рецессивным геном.

Рецессивные гены могут проявляться только в том случае, если в обеих парных хромосомах находятся рецессивные гены.

Организм, у которого в обеих гомологичных хромосомах находятся одинаковые гены, называется гомозиготным по данному гену или гомозиготой (АА, аа, ААВВ, аавв и т.д.), а организм, у которого в обеих гомологичных хромосомах находятся разные варианты гена - доминантный и рецессивный, - называется гетерозиготным поданному гену или гетерозиготой (Аа, АаВв и т.д.).

Хромосомная теория наследственности – учение о локализации наследственных факторов в хромосомах, разработанное Т.Морганом.

Основные положения теории:

1. гены находятся в хромосомах. Гены одной хромосомы наследуются сцеплено и называются группой сцепления. Количество групп сцепления у организма равно гаплоидному (одинарному) набору хромосом;

2. каждый ген занимает в хромосоме строго определенное место – локус;

3. гены в хромосомах расположены линейно;

4. нарушение сцепления происходит только в результате кроссинговера (взаимный обмен гомологичными участками гомологичных хромосом в результате разрыва и соединения в новом порядке их хроматид);

5. независимое наследование характерно только для генов, находящихся в негомологичных хромосомах.

Законы Менделя

Закон чистоты гамет: при гаметогенезе гены одной пары разделяются, то есть каждая гамета несет только один вариант гена.

Цитологической основой закона чистоты гамет является процесс мейоза (способ деления клеток; в результате мейоза образуются половые клетки), при котором к противоположным полюсам клетки расходятся гомологичные хромосомы несущие доминантные или рецессивные аллели данного гена.

Первый закон Менделя (закон доминирования, закон единообразия гибридов первого поколения): при скрещивании гомозиготных родительских форм, отличающихся по одному признаку, все гибриды первого поколения будут единообразны как по генотипу, так и по фенотипу.

Второй закон Менделя (закон расщепления): при скрещивании гетерозиготных гибридов первого поколения в потомстве будет наблюдаться преобладание одного из признаков в соотношении 3:1 по фенотипу (1:2:1 при неполном доминировании).

Третий закон Менделя (закон независимого наследования признаков): при скрещивании гомозиготных родительских форм, отличающихся по двум признакам, во втором поколении будет происходить независимое расщепление этих признаков в соотношении 3:1 (9:3:3:1 при дигибридном скрещивании).

Закон сцепления (закон Моргана)

Сцепленные гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно (сцеплено).

Буквенная символика по Г.Менделю

Р (лат. «парентос» -родители). Родительские организмы, взятые для скрещивания, отличающиеся наследственными признаками.

F (лат. «филии» - дети). Гибридное потомство.

А – доминантный признак желтой окраски семян гороха.

a – рецессивный признак желтой окраски семян гороха.

В _ доминантный признак гладкой поверхности семян гороха.

b – рецессивный признак морщинистой поверхности семян гороха.

Аа – аллельные гены окраски.

Вb – аллельные гены характера поверхности.

АА – доминантная гомозигота.

аа – рецессивная гомозигота.

Аа – гетерозигота при моногибридном скрещивании.

АаВb – гетерозигота при дигибридном скрещивании.