что составляет цитологическую основу менделевского наследования
Цитологические основы законов Г. Менделя
Вы будете перенаправлены на Автор24
Генетические основы законов Менделя
Грегор Мендель для своих исследований избрал горох. Это растение довольно неприхотливо, быстро вегетирует и дает большое количество семян. Последнее обстоятельство очень важное для увеличения процента достоверности при статистической обработке.
Во времена Менделя еще ничего не было известно о генах. Механизм переноса наследственной информации оставался неизученным. Поэтому гениальные догадки Грегора Менделя не находили рационального подтверждения и объяснения. А в опытах с другими организмами Мендель не получил ожидаемого результата. Но он предложил закон (вернее, сначала он выдвинул гипотезу) чистоты гамет.
Этот закон утверждает, что у гибридного (гетерозиготного) организма гаметы «чистые». Это означает, что каждая из гамет не может одновременно нести два аллельных гена. А несет лишь один из определенной совокупности.
Цитологические основы законов Менделя
Первый закон Менделя с точки зрения цитологии
В генетике принято доминирующий признак обозначать большой буквой латинского алфавита, а рецессивную – маленькой. Итак, вернемся к рассмотрению генетических и цитологических основ первого закона Менделя.
Для своих опытов ученый выбрал чистые линии растений с различной окраской семян. Потомство чистых линий – это гомозиготные организмы. Значит мы можем обозначить набор необходимых нам признаков в соматических клетках растения как «АА» и «аа». В ходе формирования половых клеток, каждое растение образует гаметы, несущие признаки, кторые мы обозначили как «А» или «а». При оплодотворении (слиянии гамет) образуется зигота с сочетанием аллелей «Аа». Это означает, что все гибриды первого поколения – гетерозиготы. Доминантная аллель проявляется в фенотипе, а рецессивная – нет. Поэтому все гибриды первого поколения будут иметь одинаковую окраску семян.
Готовые работы на аналогичную тему
Цитологические основы второго закона Менделя
При дальнейшем развитии гибридов первого поколения с набором аллелей «Аа» образуются половые клетки, половина из которых несет аллель «А». а другая половина – «а». При дальнейшем скрещивании, могут обьразовываться зиготы со следующими комбинациями аллелей: «АА», «Аа» и «аа». Количество зигот с набором «Аа» (гетерозигот) будет равно количеству гмозигот вместе взятых. Тоесть пропорция будет выглядеть так:
$1«АА» : 2«Аа» : 1«аа».$
При неполном доминировании геторозиготные особи будут иметь промежуточные признаки. Тогда фенотипическое расщепление будет соответствовать пропорции расщепления по генотипу.
Цитологические основы третьего закона Менделя
Аналогичным образом объясняется и принцип действия третьего закона Менделя. Если признаки кодируются генами, содержащимися в разных хромосомах, то они распределяются независимо один от другого.
Гомозизоты по доминантным признакам для дигибридного скрещивания (по двум признакам) можно обозначить так: «ААВВ». Гомозигота с рецессивными признаками обозначается «ааbb». При получении гибридов первого поколения ($F1$), все они будут иметь генотип «АаВb», а в фенотипе – все будут иметь оба доминирующих признака, подтверждая первый закон Менделя.
При кажущейся хаотичности это расщепление строго упорядоченное. Если рассматривать каждый признак в отдельности, то получим точное соответствие второму закону Менделя. Поэтому третий закон гласит о независимом комбинировании признаков. По сути – это два моногибридных скрещивания.
Закономерности наследственности, их цитологические основы
Содержание:
Наследование генов имеет разную природу проявления и возникновения. Часто это происходит на клеточном (цитологическом) уровне. На уровне половых клеток (гамет) осуществляется связь между поколениями в результате полового размножения. Развитие разных признаков заложено внутри генов.
Тогда, гибрид с генотипом «Аа» является гетерозиготным, так как содержит внутри доминантный и рецессивный ген. Проявляться в фенотипе будет только доминантный ген А. Помимо этого могут возникать другие комбинаций:
Обычно возникает четыре комбинации от скрещивания А и а: 2Аа, 1АА и 1аа.
Гетерозготными организмами по данной паре признаков являются особи с разными гаметами (несут не одинаковые гены данной пары), что приводит к возникновению расщепления признаков внутри потомства.
Гомозиготными организмами по данной паре признаков являются особи, образующие один сорт гамет, не дающий расщепления признаков.
Согласно гипотезе о чистоте гамет можно сделать вывод, что законом расщепления служит результат случайного сочетания половых клеток с разными генами.
1-й закон Менделя «Единообразие гибридов первого поколения»
После многочисленных скрещиваний Г. Менделем сортов гороха, отличающихся по одному признаку, полученные статистические данные привели его к открытию данного закона.
1-й закон Менделя: Скрещивание гомозиготных растений, которые различаются по одной паре альтернативных признаков, приводит к проявлению единообразия у всех гибридов первого поколения.
При решении соответствующих задач пользуются следующими обозначениями:
Задача №1: Каким будет потомство от скрещивания двух гомозиготных растений гороха, имеющих гладкие и морщинистые семена?
Гладкие семена Морщинистые семена
Такое решение ожидается при полном доминировании признака. Когда имеет место неполное доминирование (неполное проявление признака) возможно проявление среднего значения между признаками. Так, от слияния красно-цветковых и бело-цветковых растений львиного зева в потомстве 25% особей были красными, 25% — белыми, а 50% — розовыми.
Цитологические основы наследственности: краткая и полезная информация
Содержание:
Цитологические основы наследственности — одна из ключевых тем для понимания механизмов размножения клеток, передачи наследственных признаков от родителей к потомству. Для лучшего изучения вопроса рекомендуется повторить основные положения клеточной теории, важнейшие вехи её разработки. Необходимо хорошо знать материал о строении клеток прокариот и эукариот, особенно строение ядра и внутриядерных компонентов — хромосом.
Цитологические основы наследственности: кратко о главном
Существует направление общей генетики, получившее название «цитогенетика». Молодая наука исследует цитологические основы генетики, то есть микроскопическое строение генетических структур клетки, функции материальных носителей наследственной информации.
В клетках находятся конденсированные молекулы ДНК — хромосомы. Они содержат гены, осуществляющие контроль всех процессов в клетке, её развитие, самовоспроизведение. В ядре сосредоточена основная масса генов, некоторая их часть находится в цитоплазме и клеточных органоидах. Генотип — совокупность всех генов или наследственных факторов организма.
Передача наследственных признаков
Гены — материальные носители наследственности. Более современное определение: ген — участок ДНК, задающий последовательность звеньев в полипептидной цепи либо функциональной РНК. Аллели — различные формы одного и того же гена, определяющего развитие конкретного признака. Гаметы содержат по одному аллелю каждого гена. Обозначают доминантные гены заглавными буквами латинского алфавита (A, B, C и т. д.), рецессивные — строчными буквами (a, b, c и т. д.).
Образование половых клеток — гамет — сопровождается разделением хромосом. В результате хромосомы, несущие определённые гены, оказываются в разных гаметах. В процессе гаметогенеза ген A может попасть в одну гамету с геном B или b. Другой возможный вариант — сочетание гена a с геном B или b.
В цитогенетике установлены следующие основные закономерности:
Например, растение горох с жёлтыми гладкими семенами может быть дигетерозиготным организмом с генотипом AaBb, который образует четыре вида гамет: AB, Ab, aB и ab. Случайные сочетания гамет при оплодотворении приводят к образованию 16 типов зигот. В результате оплодотворения возникают различные сочетания гамет одной особи с гаметами другой особи. Это возможно лишь в том случае, если в гаметах содержится один аллель каждого гена.
Сцепленное наследование
В 1906 году У. Бэтсон и Р. Пеннет, проводя скрещивание растений душистого горошка и анализируя наследование формы пыльцы и окраски цветков, обнаружили, что эти признаки не дают независимого распределения в потомстве, гибриды всегда повторяли признаки родительских форм. Стало ясно, что не для всех признаков характерно независимое распределение в потомстве и свободное комбинирование.
Каждый организм имеет огромное количество признаков, а число хромосом невелико. Следовательно, каждая хромосома несет не один ген, а целую группу генов, отвечающих за развитие разных признаков. Изучением наследования признаков, гены которых локализованы в одной хромосоме, занимался Т. Морган. Если Мендель проводил свои опыты на горохе, то для Моргана основным объектом стала плодовая мушка дрозофила.
Дрозофила каждые две недели при температуре 25 °С дает многочисленное потомство. Самец и самка внешне хорошо различимы — у самца брюшко меньше и темнее. Они имеют всего 8 хромосом в диплоидном наборе, достаточно легко размножаются в пробирках на недорогой питательной среде.
Скрещивая мушку дрозофилу с серым телом и нормальными крыльями с мушкой, имеющей темную окраску тела и зачаточные крылья, в первом поколении Морган получал гибриды, имеющие серое тело и нормальные крылья (ген, определяющий серую окраску брюшка, доминирует над темной окраской, а ген, обусловливающий развитие нормальных крыльев, — над геном недоразвитых). При проведении анализирующего скрещивания самки F1 с самцом, имевшим рецессивные признаки, теоретически ожидалось получить потомство с комбинациями этих признаков в соотношении 1:1:1:1. Однако в потомстве явно преобладали особи с признаками родительских форм (41,5% — серые длиннокрылые и 41,5% — черные с зачаточными крыльями), и лишь незначительная часть мушек имела иное, чем у родителей, сочетание признаков (8,5% — черные длиннокрылые и 8,5% — серые с зачаточными крыльями). Такие результаты могли быть получены только в том случае, если гены, отвечающие за окраску тела и форму крыльев, находятся в одной хромосоме.
1 — некроссоверные гаметы; 2 — кроссоверные гаметы.
Группа сцепления — гены, локализованные в одной хромосоме и наследующиеся совместно. Количество групп сцепления соответствует гаплоидному набору хромосом.
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. 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.
Независимое наследование — наследование признаков, гены которых локализованы в разных парах гомологичных хромосом.
Некроссоверные гаметы — гаметы, в процессе образования которых кроссинговер не произошел.
 | Образуются гаметы: |  |
Кроссоверные гаметы — гаметы, в процессе образования которых произошел кроссинговер. Как правило кроссоверные гаметы составляют небольшую часть от всего количества гамет.
 | Образуются гаметы: |  |
Нерекомбинанты — гибридные особи, у которых такое же сочетание признаков, как и у родителей.
Рекомбинанты — гибридные особи, имеющие иное сочетание признаков, чем у родителей.
Расстояние между генами измеряется в морганидах — условных единицах, соответствующих проценту кроссоверных гамет или проценту рекомбинантов. Например, расстояние между генами серой окраски тела и длинных крыльев (также черной окраски тела и зачаточных крыльев) у дрозофилы равно 17%, или 17 морганидам.
У дигетерозигот доминантные гены могут располагаться или в одной хромосоме (цис-фаза), или в разных (транс-фаза).
1 — Механизм цис-фазы (некроссоверные гаметы); 2 — механизм транс-фазы (некроссоверные гаметы).
Результатом исследований Т. Моргана стало создание им хромосомной теории наследственности:
Генетика пола
Хромосомное определение пола
У животных можно выделить следующие четыре типа хромосомного определения пола.
Женский пол — гомогаметен ( ХХ ), мужской — гетерогаметен ( ХY ) (млекопитающие, в частности, человек, дрозофила).
Генетическая схема хромосомного определения пола у человека:
| Р | ♀46, XX | × | ♂46, XY |
| Типы гамет |  23, X | 23, X 23, Y | |
| F | 46, XX женские особи, 50% | 46, XY мужские особи, 50% |
Генетическая схема хромосомного определения пола у дрозофилы:
| Р | ♀8, XX | × | ♂8, XY |
| Типы гамет | 4, X | 4, X 4, Y | |
| F | 8, XX женские особи, 50% | 8, XY мужские особи, 50% |
Женский пол — гомогаметен ( ХХ ), мужской — гетерогаметен ( Х0 ) (прямокрылые).
Генетическая схема хромосомного определения пола у пустынной саранчи:
| Р | ♀24, XX | × | ♂23, X0 |
| Типы гамет | 12, X | 12, X 11, 0 | |
| F | 24, XX женские особи, 50% | 23, X0 мужские особи, 50% |
Женский пол — гетерогаметен ( ХY ), мужской — гомогаметен ( ХХ ) (птицы, пресмыкающиеся).
Генетическая схема хромосомного определения пола у голубя:
| Р | ♀80, XY | × | ♂80, XX |
| Типы гамет | 40, X 40, Y | 40, X | |
| F | 80, XY женские особи, 50% | 80, XX мужские особи, 50% |
Женский пол — гетерогаметен ( Х0 ), мужской — гомогаметен ( ХХ ) (некоторые виды насекомых).
Генетическая схема хромосомного определения пола у моли:
| Р | ♀61, X0 | × | ♂62, XX |
| Типы гамет | 31, X 30, Y | 31, X | |
| F | 61, X0 женские особи, 50% | 62, XX мужские особи, 50% |
Наследование признаков, сцепленных с полом
Изучением наследования генов, локализованных в половых хромосомах, занимался Т. Морган.
У дрозофилы красный цвет глаз доминирует над белым. Реципрокное скрещивание — два скрещивания, которые характеризуются взаимно противоположным сочетанием анализируемого признака и пола у форм, принимающих участие в этом скрещивании. Например, если в первом скрещивании самка имела доминантный признак, а самец — рецессивный, то во втором скрещивании самка должна иметь рецессивный признак, а самец — доминантный. Проводя реципрокное скрещивание, Т. Морган получил следующие результаты. При скрещивании красноглазых самок с белоглазыми самцами в первом поколении все потомство оказывалось красноглазым. Если скрестить между собой гибридов F1, то во втором поколении все самки оказываются красноглазыми, а среди самцов — половина белоглазых и половина красноглазых. Если же скрестить между собой белоглазых самок и красноглазых самцов, то в первом поколении все самки оказываются красноглазыми, а самцы белоглазыми. В F2 половина самок и самцов — красноглазые, половина — белоглазые.
| Р | ♀ X A X A красноглазые | × | ♂ X a Y белоглазые |
| Типы гамет |  X A | X a Y | |
| F1 | X A X a ♀ красноглазые 50% | X А Y ♂ красноглазые 50% |
| Р | ♀ X A X a красноглазые | × | ♂ X A Y красноглазые | |
| Типы гамет | X A X a | X A Y | ||
| F2 | X A X A X A X a ♀ красноглазые 50% | X А Y ♂ красноглазые 25% | X a Y ♂ белоглазые 25% | |
| Р | ♀ X a X a белоглазые | × | ♂ X A Y красноглазые |
| Типы гамет | X a | X A Y | |
| F1 | X A X a ♀ красноглазые 50% | X a Y ♂ белоглазые 50% |
| Р | ♀ X A X a красноглазые | × | ♂ X a Y белоглазые | ||
| Типы гамет | X A X a | X a Y | |||
| F2 | X A X A ♀ красноглазые 25% | X a X a ♀ белоглазые 25% | X А Y ♂ красноглазые 25% | X a Y ♂ белоглазые 25% | |
Схема половых хромосом человека и сцепленных с ними генов:
1 — Х-хромосома; 2 — Y-хромосома.