Какая структура несет наследственные свойства организма
Насле́дственность — способность организмов передавать свои признаки и особенности развития потомству. Благодаря этой способности все живые существа сохраняют в своих потомках характерные черты вида. Такая преемственность наследственных свойств обеспечивается передачей генетической информации. У эукариот материальными единицами наследственности являются гены, локализованные в хромосомах ядра и ДНК органелл. Наследственность наряду с изменчивостью обеспечивает постоянство и многообразие форм жизни и лежит в основе эволюции живой природы[1]. Наследственность и изменчивость являются предметом изучения генетики.
История развития представлений о наследственности[править | править код]
Явление наследственного сходства родителей и их потомства у людей, животных и растений привлекало внимание многих натуралистов и врачей, которые пытались предложить для объяснения этого явления различные гипотезы. Первая из таких попыток принадлежит ещё «отцу медицины», Гиппократу (около 460—470 гг. до н. э.), полагавшему, что экстракты из организма собираются в мужских и женских зародышевых элементах, после чего служат причиной, определяющей особенности развития зародыша. Демокрит (около 460—470 гг. до н. э.) также придерживался материалистических воззрений на явление наследственности и считал, что мужской и женский пол равноправны в наследственности, благодаря материальным частицам, передаваемым как отцом, так и матерью[2].
Идеалистическую идею в проблеме наследственности высказывал Аристотель (384—322 гг. до н. э.), считавший, что наследственность, определяющая развитие организма, представляет собой нематериальное начало, которое он назвал энтелехией. По Аристотелю, материю для развития организма в виде пассивного начала даёт мать. Энтелехия в виде духа, активного, нематериального начала, вносится со стороны отца[2].
Концепция наследственности часто выражалась и выражается до сих пор через теорию «крови», если вообще можно применять термин «теория» к этой форме вненаучных поверий. Она проявляется в таких устойчивых словосочетаниях, как «чистота крови», «полукровка» или «голубая кровь». Эта концепция, разумеется, не связывает наследственные факторы с красной жидкостью, текущей по кровеносным сосудам, она скорее выражает убеждение, что родители передают ребёнку все свои характеристики, а ребёнок представляет собой сплав характеристик родителей, дедушек и бабушек, а также более отдалённых родственников[3].
Вообще, следует отметить, что до XIX века слова «наследственность» и « наследование» использовались практически исключительно в социальной сфере. Например, в Англии термин «наследственность» (англ. — heredity) до конца XIX века относительно редко употреблялся в биологических текстах, хотя Чарльз Дарвин использовал в своих работах слово «наследование» (англ. — inheritance). Во Франции термин «естественная наследственность» (франц. — hérédité naturelle) стал широко использоваться с 1830 года[4].
С середины XIX столетия изучение явлений наследственности приобрело тот характер, который может считаться уже вполне научным. Именно в это время появляется обширный труд Проспера Люка (англ.)русск. об естественной наследственности (1847-50), в котором содержится обширный фактический материал о наследовании различных особенностей у человека. На основании его он устанавливает три типа наследственности: избирательную, когда признаки получаются от одного родителя; смешанную, когда происходит смешение родительских свойств, и комбинативную, связанную с появлением новых признаков. Несколько позже Эрнст Геккель (1866) предложил иную классификацию явлений наследственности, проведя в ней впервые ясное различие между наследованием прирождённых и наследованием приобретённых свойств под именем закона консервативной и закона прогрессивной наследственности[5].
Умозрительные теории наследственности XIX века[править | править код]
Во второй половине XIX века было несколько попыток охватить всю тёмную область наследственности при помощи одной теории, которая должна объяснить все относящиеся сюда вопросы. В 70-80-е годы XIX века целым рядом выдающихся учёных были предложены чисто умозрительные спекулятивные теории наследственности, и первым, кто выступил с подобной теорией, был сам Чарльз Дарвин[5].
Чарльз Дарвин в последней главе своей книги «Об изменениях животных и растений в состоянии приручения» (англ. — «The Variation of Animals and Plants under Domestication», 1868 год) предложил временную гипотезу пангенезиса. Он предположил, что все части организма выделяют мельчайшие зародыши («геммулы»), которые, будучи представителями клеток и органов, собираются в зародышевых клетках, после чего определяют развитие потомства[2]. Надо отметить, что близкие гипотезы наследственности выдвигали Гиппократ в V—IV в. до н. э., Дж. Борелли в XVII веке, Ж. Бюффон в XVIII веке[6].
Положения хромосомной теории наследственности[править | править код]
- Гены находятся в хромосомах. Каждая хромосома представляет группу сцепления генов. Число групп сцепления у каждого вида равно числу пар хромосом
- Каждый ген в хромосоме занимает определённый локус. Гены в хромосоме расположены линейно
- Между гомологичными хромосомами происходит обмен аллельными генами.
- Расстояние между генами в хромосоме пропорционально частоте кроссинговера между ними[7]
См. также[править | править код]
- Наследование
- Наследственные заболевания
Примечания[править | править код]
- ↑ Тарантул В. З. Толковый биотехнологический словарь. Русско-английский. — М.: Языки славянских культур, 2009. — 936 с. — ISBN 978-5-9551-0342-6.
- ↑ 1 2 3 Дубинин Н. П. Генетика. — Кишинёв: Штиинца, 1985. — С. 19-36. — 536 с.
- ↑ Dobzhansky T., Griffiths A. J. F., Robinson A. (англ.)русск.. Heredity. Britannica. Дата обращения 27 октября 2012. Архивировано 4 ноября 2012 года.
- ↑ Raphael Falk. Genetic Analysis. A History of genetic thinking. — Cambridge: Cambridge University Press, 2009. — ISBN 9780521884181.
- ↑ 1 2 Филипченко Ю. А. Генетика. — Л.: Типография «Печатный Двор», 1929. — 379 с.
- ↑ Пангенезис / Бляхер Л. Я. // Отоми — Пластырь. — М. : Советская энциклопедия, 1975. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 19).
- ↑ Бекиш О.-Я. Л., Бекиш В. Я. Медицинская биология. — Витебск: Ураджай, 2000. — С. 130-131.
Литература[править | править код]
- Гайсинович А. Е. Зарождение и развитие генетики. — М.: Наука, 1988. — 424 с. — ISBN 5-02-005265-5.
- Инге-Вечтомов С. Г. Генетика с основами селекции. — М.: Высшая школа, 1989. — 591 с. — ISBN 5-06-001146-1.
Каждый из нас участвует в своеобразной «генетической лотерее», где получает от наших родителей определенный набор признаков. Но есть ли правила у этой биологической машины по определению нашего цвета глаз, роста и пристрастия к яичнице по утрам? Безусловно, есть. И в данном уроке мы c ними познакомимся.
За передачу и хранение наследственной информации в организме отвечает ДНК. Связываясь с белками, ДНК укомплектовывается в хромосомы. Отдельные участки хромосом, лежащие в аналогичных местах на них – аллельные гены – определяют, какой признак проявится в организме.
Законы наследования таких признаков разработал Грегор Мендель. Первый закон Менделя – закон единообразия – гласит, что при скрещивании двух чистых линий организмов потомки будут единообразными генетически и внешне. Второй закон – закон расщепления – объясняет, в каком соотношении распределятся генотипы и фенотипы при скрещивании потомков первого поколения организмов между собой. И третий закон Менделя – закон независимого наследования признаков – показывает, как могут комбинироваться 2 и более признаков при скрещивании организмов с различным их провялением.
Курирую урок, все предложения пишите в комментариях под уроком или личным сообщением
Хотите делать уроки с нами?
Вводное тестирование
Проверь готовность к уроку
Внешнее отличие организма от других особей своего вида
Общая для всех особей вида характеристика
Любая особенность строения (как внешнего, так и внутреннего), характерная для организма
Что такое наследственность?
Идентичность дочернего организма материнскому
Свойство организмов передавать свои признаки из поколения в поколение
Совокупность признаков организма
Свойство дочерних организмов приобретать новые признаки по сравнению с родительскими
Нестабильность дочерних организмов по отношению к окружающей среде
Совокупность всех признаков организма
Ты еще не готов к этому уроку
У человека в гене зашифрован один признак
ДНК отвечает за комплексный набор признаков
Важнейшая молекула в процессе передачи информации о том, каким будет живой организм — это ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота).
Последовательность составных частей этой молекулы (нуклеотидов) определяет структуру белка или РНК, которые тем или иным образом влияют на развитие организма. Таким образом, ДНК — это «биологический код», выполняемый каждой клеткой живого организма.
Состоит эта молекула из 4 типов нуклеотидов (аденин, тимин, цитозин и гуанин), связанных с фосфатной группой и сахаром дезоксирибозой в составе нуклеотидов. Молекулы удерживаются вместе с помощью водородных связей: между тимином и аденином таких связей 2, а между гуанином и цитозином — 3.
—дезоксирибонуклеиновая кислота, биополимер, состоящий из мономеров — нуклеотидов
Ген отвечает за конкретный признак
Каждый из участков ДНК, определяющий возможность развития отдельного элементарного признака и вносящий свой вклад в генотип, называется геном. Он отвечает за один из множества признаков живого организма, например, цвет волос или глаз (чаще всего гены кодируют различные белки).
С развитием наших знаний о генетике мы выяснили, что гены не разбросаны в ДНК беспорядочно, они находятся в хромосомах– структурах, в которых ДНК плотно «упакована» с помощью специальных белков.
В хромосомах гены имеют «местоположение» или локус.
В ядре клетки каждая из хромосом имеется в двух экземплярах. В этой паре хромосом есть гены, расположенные в одинаковых локусах. Подобные гены называются аллельными генами (или просто аллелями)
— участок ДНК, кодирующий тот или иной признак организма хромосомы — структуры, в которых ДНК, «упакованная»вместе с белками, хранится в ядре
— совокупность генов, содержащихся в половой клетке организма
— «место» гена в хромосоме
— гены, лежащие в одинаковых локусах и кодирующие разные вариации одного и того же признака
Признаки в паре хромосом могут не совпадать
В таком случае организмы можно поделить на 2 категории. У первых аллельные гены будут полностью совпадать по своей нуклеотидной последовательности, и такие организмы являются гомозиготами. А те, у кого аллельные гены различаются (и соответственно, различаются закодированные в них признаки), являются гетерозиготами.
— организмы, несущие 2 одинаковые формы аллельного гена
— организмы, несущие различные формы аллельного ген
В половой клетке всегда находится одна копия аллельного гена
Перед тем, как мы приступим к изучению принципов наследственности, следует запомнить один важный пункт: после мейоза в половой клетке организма (гамете), всегда оказывается только одна копия аллельного гена, следовательно, гаметы чисты от другой копии аллельного гена и несут в себе один вариант признака. Это называется законом чистоты гамет.
— половые клетки организма
Как же взаимодействуют гены при передаче ?
Есть множество вариантов взаимодействия генов, но самый простой – доминирование одной формы аллельного гена над другим. В таком случае аллельные гены также делятся на 2 типа. Один из генов будет определять проявление признака только в гомозиготном состоянии, он называется рецессивным (подавляемым). А другой и в гетерозиготе, и в гомозиготе, состоящей только из данных форм аллельного гена, будет проявлять свой закодированный признак. Такой ген называется доминантным (подавляющим).
— признак, проявляющийся как в гомозиготном, так и в гетерозиготном организме
— признак, проявляющийся только в гомозиготном организме
Водородных связей между гуанином и цитозином
Участок ДНК, определяющий 1 признак, называется
«Местоположение» гена в хромосоме — это
Первое поколение при скрещивании несёт один из признаков родителя
Именно по этой причине данный закон называется также законом единообразия. Впервые это заметил и сформулировал Грегор Мендель, когда проводил эксперименты на горохе.
При скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре аллелей, всё первое поколение (F1) гибридов окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей.
— организмы, которые при скрещивании друг с другом дают потомство с набором одних и тех же признаков (гомозиготные особи)
Каждая из гомозиготных горошин дает гаметы одинакового типа, которые в итоге приводят к одинаковому гетерозиготному потомству (100% потомков желтые по фенотипу).
♂ — мужской организм
♀ — женский организм
x — знак скрещивания
Р — родительские организмы
A, B, C, D — гены, которые кодируют
доминантные признаки
a, b, c, d — гены(парные, аллельные), которые кодируют рецессивные признаки
F1 , F2 —
потомки, гибриды первого и второго поколения
— организм, полученный в результате скрещивания генетически различных форм
Чтобы все понять, пройдем путь естествоиспытателя, который установил законы наследственности экспериментальным путем.
Мы выращиваем горох, и уже на протяжении многих поколений растений у нас есть две линии: та, в которой горох всегда желтый, и та, в которой горох всегда зеленый. Опылим растение из одной линии пыльцой растения из другой линии, подождем и посеем полученные семена. Что получилось?
А вышло так: все растения давали желтые горошины. Это значит, что доминантный признак цвета у гороха – желтый.