Пятница, 15.12.2017, 13:21
учим на отлично!
Главная » Файлы » Биология » Лекції з біології (для І курсу)

Біологія. Заняття 33. Тема: Генотип як цілісна система
20.03.2016, 15:11

План:

1.Хромосомна теорія спадковості.

2.Генетика статі

3.Цитоплазматична спадковість

Література: Загальна біологія: Підруч для 11 кл./ М.Є. Кучеренко та інш. 2006. с. 58-71

1. За результатами своїх досліджень Т.Х. Морган із співро­бітниками запропонував хромосомну теорію спадко­вості. За її допомогою з'ясовано матеріальну основу законів спадковості, встановлених Г. Менделем, і те, чому в певних випадках успадковування тих чи інших ознак від них відхиляється. Основні положення хро­мосомної теорії спадковості такі:

— гени розташовані в хромосомах у лінійному по­рядку;

— різні хромосоми мають неоднакові набори генів, тобто кожна з негомологічних хромосом має свій уні­кальний набір генів;

— кожен ген займає в хромосомі певну ділянку; алельні гени займають у гомологічних хромосомах однакові ділянки;

— усі гени однієї хромосоми утворюють групу зчеп­лення, завдяки чому деякі ознаки успадковуються зчеплено; сила зчеплення між двома генами, розта­шованими в одній хромосомі, обернено пропорційна відстані між ними;

— зчеплення між генами однієї групи порушується внаслідок обміну ділянками гомологічних хромосом у профазі першого мейотичного поділу (процес кро­синговеру);

— кожен біологічний вид характеризується певним набором хромосом (каріотипом) - кількістю та особли­востями будови окремих хромосом.

2. Визначення  статі тих чи інших організмів під час їхнього індивідуального розвитку — одна з найціка­віших проблем біології.

Ще наприкінці XIX століття вчені звернули увагу на те, що хромосомні набори самців і самок різняться за будовою хромосом однієї з пар. У диплоїдних соматичних (нестатевих) клітинах самок багатьох видів тварин хромосоми всіх пар подібні за будовою, тоді як у самців хромосоми однієї з пар різні. Такі хромосоми, як ви пам'ятаєте, називають стате­вими хромосомами. Так, у самців дрозофіли одна зі статевих хромосом має паличкоподібну форму (це так звана Х-хромосома), інша — гачкоподібну (Y-xpoмосома). У самок дрозофіли обидві статеві хромосо­ми мають однакову будову (Х-хромосоми). Отже, каріотип самок дрозофіли можна умовно позначити як 6А + XX, а самців - 6А + XY (символом «А» позна­чають нестатеві хромосоми - аутосоми, однакові за будовою в особин різної статі).

Оскільки під час мейозу гомологічні хромосоми роз­ходяться до різних гамет, то у особин однієї статі фор­мується лише один тип гамет (гомогаметна стать), тоді як у особин протилежної - два (гетерогаметна стать). У багатьох групах організмів гомогаметною статтю є жіноча, а гетерогаметною - чоловіча (мухи, клопи, жуки, ссавці, більшість видів риб, деякі земно­водні та дводомні рослини тощо), а в інших навпаки (метелики, плазуни, птахи, деякі риби і земноводні).

У деяких видів особини різних статей відрізняють­ся за кількістю статевих хромосом. Так, у коників у диплоїдному наборі самки є обидві статеві хромосоми, а самця — лише одна.

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

Але крім хромосомного, існують й інші механізми визначення статі організмів. У деяких безхребетних тварин (наприклад, коловерток, багатощетинкового черв'яка динофілюса) стать майбутньої особини визначається ще до моменту запліднення. Ці тварини можуть утворювати яйцеклітини двох типів: великі, багаті на жовток, і дрібні, з невеликим запасом пожив­них речовин. З яйцеклітин першого типу розвивають­ся лише самки, а з другого — самці.

У певних організмів на формування статі майбут­ньої особини можуть впливати біологічно активні ре­човини. Наприклад, у морської червоподібної тварини  бонелії - личинки, які прикріплюються до поверхні дна, розвиваються в великих (до 1 м завдовжки) са­мок. А ті з них, які потрапляють на хоботок самки, під впливом її гормонів перетворюються на карликових самців (1—3 мм завдовжки).

У таких суспільних комах, як медоносна бджола, джмелі, мурашки, самки утворюють яйця двох типів: запліднені та незапліднені (партеногенетичні). З яєць першого типу розвиваються самки, а з другого — самці.

У деяких видів риб і земноводних під час зародко­вого розвитку одночасно закладаються зачатки як чо­ловічих, так і жіночих статевих залоз. Проте в процесі подальшого розвитку розвивається лише один із цих типів. Подібне явище спостерігається, наприклад, у риб-«чистильників», самці яких мають «гареми» з кількох самок. Після загибелі самця його функції переходять до однієї з самок, в якої з недиференційованих статевих зачатків починають розвиватися сім'яники.

У популяціях організмів, стать яких ви­значається в момент запліднення, співвідношення самців і самок, згідно із законом розщеплення, має становити 1:1.

Але в природі таке співвідношення статей рідко спостерігають унаслідок різного рівня смертності самців і самок. Вищу смертність, зазвичай, мають осо­бини гетерогаметної статі, оскільки в Y-хромосомі через її менші розміри немає деяких алельних генів, наявних в Х-хромосомі. Тому у фенотипі особин ге­терогаметної статі можуть проявитися летальні або напівлетальні рецесивні алелі. Наприклад, у шов­ковичного шовкопряда більше самців, ніж самок, оскільки від особливого вірусного захворювання ча­стіше гине гусінь, з якої мали б розвиватися самки (гетерогаметна стать).

Існують деякі ознаки, на характер успадкування яких впливає стать організму. Це пояснюється не­однаковим складом генів у X- та Y-хромосом, про що ми згадували раніше. У Х-хромосомі є ділянки з ге­нами, яких немає в Y-хромосомі через її менші роз­міри, хоча в ній можуть бути деякі гени, яких немає в Х-хромосомі (наприклад, ген, який зумовлює на­явність або відсутність волосин по краю вушної ра­ковини людини).

У кішок зчеплено зі статтю успадковуються певні види забарвлення шерсті. Відомо, що коти майже ні­коли не мають черепахового забарвлення (руді та чорні плями на білому тлі): вони бувають або з темними плямами, або рудими. Це пояснюється тим, що алельні гени, які зумовлюють руде або чорне забар­влення шерсті, розташовані лише в Х-хромосомі. Жодна з алелей не домінує над іншою. Тому кішки, гетерозиготні за цим геном, мають черепахове забар­влення шерсті, на відміну від котів, у яких Y-хромосома його позбавлена.

У людини зчеплено зі статтю успадковується май­же 150 ознак, зокрема деякі захворювання (даль­тонізм, гемофілія тощо). Дальтонізм (нездатність розпізнавати деякі кольори) визначається рецесив­ною алеллю, розташованою в X- і відсутньою в Y-хро­мосомі. Тому чоловік, який має цю алель, хворіє на дальтонізм. У жінок це захворювання виявляється лише в особин, гомозиготних за рецесивною алеллю; гетерозиготні жінки фенотипно здорові, хоча і є но­сіями цієї алелі.

         Так само успадковується і гемофілія (нездатність крові зсідатися, внаслідок чого людина може загину­ти навіть за незначних ушкоджень кровоносних су­дин). Як правило, рецесивна алель, яка зумовлює це захворювання, передається з покоління в покоління гетерозиготними жінками-носіями, оскільки гомози­готні за цією алеллю жінки хворіють на гемофілію і не доживають до репродуктивного віку.

2. Тривалий час, доки не було з'ясовано структуру нуклеїнових кислот і генетичний код, ген вважали неподільною одиницею спадкової інфор­мації, рекомбінацій і мутацій. Але згодом з'ясували, що зміни можуть зачіпати не весь ген, а лише певну його частину. Під час кросинговеру гомологічні хро­мосоми можуть обмінюватися як цілими генами, так і їхніми частинами. Мінімальна ділянка молекули нук­леїнової кислоти, яка може бути поділена під час кро­синговеру, становить усього 1-2 пари нуклеотидів. Проте ген - цілісна функціональна одиниця, оскіль­ки будь-які порушення його структури змінюють за­кодовану в ньому інформацію або призводять до її втрати.

Серед генів розрізняють структурні, що кодують структуру білків і РНК певних типів, і регуляторні, які слугують місцем приєднання ферментів та інших біологічно активних речовин. Останні впливають на активність структурних генів і беруть участь у проце­сах подвоєння ДНК і транскрипції. Розміри регуля­торних генів порівняно зі структурними, зазвичай, незначні.

Отже, ген - фактор спадковості, функціонально неподільна одиниця генетичного матеріалу у вигляді ділянки молекули нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК). Він кодує первинну структуру білка, молекули тРНК чи рРНК або взаємодіє з біологічно активними речовинами (наприклад, ферментами).

У різних організмів кількість генів у геномі може знач­но варіювати. Найпростіше організований геном вірусів. Він може включати від одного гена до кількох сотень генів. Геном прокаріотів містить як структурні, так і регуляторні гени. Наприклад, ДНК кишкової палички складається з 3 800 000 пар нуклеотидів, а кількість структурних генів - приблизно 1 000. Майже половина довжини такої молекули генетичної Інформації не несе, це ділянки, розташовані між ок­ремими генами (так звані спейсери; від англ. спейс — простір).

Геном еукаріотів складніший, бо має більшу кількість ядерної ДНК та структурних і регуляторних генів. Так, геном дрозофіли складається з майже 180 000 000 пар нуклеотидів і включає близько 10 000 структурних генів. За даними останніх досліджень, структурних генів у геномі людини близько 30 000.

У результаті досліджень геному різних еукаріотичних організмів з'ясовано, що кількість ДНК в ядрі перевищує необхідну для кодування всіх структурних генів у 8-10 разів. Причини цього явища різні. По-перше, ДНК еукаріотів містить велику кількість послідов­ностей нуклеотидів, кожна з яких повторюється до сотень тисяч разів. По-друге, значна частина ДНК взагалі не несе генетичної інформації. По-третє, чи­мало є регуляторних генів, які не кодують структуру білків або РНК.

3. У клітинах еукаріотів, крім спадкового матеріалу, роз­ташованого в ядрі, виявлено також цитоплазматич­ну спадковість, або позаядерну. Вона полягає у здатності певних структур цитоплазми зберігати і пе­редавати нащадкам частину спадкової інформації батьків. Хоча провідна роль в успадкуванні більшості ознак організму належить ядерним генам, роль ци­топлазматичної спадковості теж значна. Вона пов'язана з двома видами генетичних явищ:

- успадкуванням ознак, які кодуються позаядерними генами, розташованими в певних органелах (мітохондріях, пластидах);

- проявом у нащадків ознак, зумовлених ядерними генами, але на формування яких впливає цитоплаз­ма яйцеклітини.

Про існування генів в органелах (мітохондріях і пластидах), здатних до самоподвоєння, стало відомо на початку XX століття під час вивчення зелених і безбарвних пластид у деяких квіткових рослин із мо­заїчним забарвленням листків. Позаядерні гени взаємодіють із ядерними і перебувають під конт­ролем ядерної ДНК. Цитоплазматична спадковість, пов'язана з генами пластид, характерна для різних видів рослин (наприклад, ротиків). Серед таких рос­лин є форми зі строкатими листками, причому ця оз­нака передається по материнській лінії. Строкатість листків зумовлена нездатністю частини пластид утворювати пігмент хлорофіл. Після поділу клітин із безбарвними пластидами в листках виникають білі плями, які чергуються із зеленими ділянками. Пере­дача строкатості по материнській лінії пояснюється тим, що під час утворення статевих клітин пластиди потрапляють до яйцеклітин, а не до сперміїв. Плас­тиди, які розмножуються поділом, мають генетичну безперервність: зелені пластиди дають початок зеле­ним, а безбарвні — безбарвним. Під час поділу кліти­ни пластиди розподіляються випадково, внаслідок чого утворюються клітини з безбарвними, зеленими або обома типами пластид одночасно.

Явище цитоплазматичної спадковості, пов'язаної з генами мітохондрій, вивчали на прикладі дріжджів. У цих мікроорганізмів у мітохондріях виявлено гени, які зумовлюють відсутність або наявність дихальних ферментів, а також стійкість до дії певних анти­біотиків.

Вплив ядерних генів материнського організму че­рез цитоплазму яйцеклітини на формування певних станів ознак можна простежити на прикладі ставковика. У цього прісноводного молюска є фор­ми з різними станами спадкової ознаки напрямку закрученості черепашки - лівого або правого. Алель, яка визначає правозакрученість черепашки, домінує над алеллю лівозакрученості, але при цьому напря­мок закрученості зумовлений генами материнської особини. Наприклад, особини, гомозиготні за реце­сивною алеллю лівозакрученості, можуть мати правозакручену черепашку, якщо домінантну алель правозакрученості мав материнський організм.

Тривалий час у генетиці існу­вало правило, згідно з яким кожний ген визначає син­тез одного білка, чи одну ознаку. Проте подальші дослідження показали, що відношення «ген — ознака» значно складніші. Стали відомі явища множинної дії генів і взаємодії неалельних генів.

Раніше нами розглядалися різні варіанти вза­ємодії алельних генів: повне і неповне домінування, проміжний характер успадкування. Проте на форму­вання певних станів ознак часто впливає взаємодія двох або більшої кількості неалельних генів. Така взаємодія можлива у різних формах.

Один із типів взаємодії неалельних генів прояв­ляється в тому, що певна алель одного гена пригнічує прояв алелі іншого, неалельного.

Інший поширений тип взаємодії неалельних генів полягає в тому, що для прояву в фенотипі певного ста­ну ознаки необхідна взаємодія домінантних алелей двох або більшої кількості неалельних генів.

У тварин (наприклад, мишей, кролів) для форму­вання темного забарвлення шерсті потрібні домі­нантні алелі двох неалельних генів, один із яких визначає наявність пігменту, а інший - його розподіл по волосині. Якщо перший з цих генів гомозиготний за рецесивною алеллю, то пігмент не синтезується і народжуються білі особини (альбіноси). У лю­дини розвиток нормального слуху також визначають домінантні алелі двох неалельних генів, один із яких відповідає за нормальний розвиток завитки внутріш­нього вуха, а інший - слухового нерва. Якщо хоча б один із цих генів гомозиготний за рецесивною алел­лю — людина глуха від народження.

Більшості генів притаманна властивість, коли одна їхня алель впли­ває на формування певних станів кількох різних оз­нак. Це явище називають множинною дією генів.

Генотип особин кожного виду є цілісною системою, хоча і складається з окремих генів, які можуть відок­ремлюватись один від одного і успадковуватись неза­лежно. Цілісність генотипу, яка склалася в процесі історичного розвитку виду, проявляється в тому, що формування станів більшості ознак організму є ре­зультатом взаємодії алельних і неалельних генів, а алелі більшості генів впливають на розвиток певних станів кількох ознак.

Рекомендовано дивись онлайн:

Онлайн урок биологии. Наследование, сцепленное с полом

Категория: Лекції з біології (для І курсу) | Добавил: Директор
Просмотров: 1523 | Загрузок: 0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Меню сайта
навигация
Лекції з біології (для І курсу) [36]
лабораторные [9]
практические [5]
самостоятельная работа [9]
додаткові матеріали [1]
Форма входа

Поиск
Сайты WebGrup
Огромная коллекция мобильных фильмов + игры

Фильмы в мобильном формате мр4 320х240

Огромный мир полезных файлов - у нас есть все!

Развлекательный мобильный портал

Учим на отлично! - образовательный сайт

Онлайн-кинотеатр HD-фильмов

Реклама на сайтах WebGrup

Полезные ресурсы
Каркаралинский государственный природный национальный парк
Раслабся!
Общаемся
карта посетителей
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0


видео-онлайн
00:08:51

растительная клетка.avi.flv

  • Просмотры:
  • Всего комментариев: 2
  • Рейтинг: 0.0

Чудо в клетке

  • Просмотры:
  • Всего комментариев: 0
  • Рейтинг: 0.0
00:02:03

Вегетативное размножение растений

  • Просмотры:
  • Всего комментариев: 1
  • Рейтинг: 0.0
учебники
Старова О. О. Алгебра та початки аналізу. 10 клас. Академічний рівень. Серія «Мій конспект» 

Підручник Біологія 11 клас П.Г. Балан, Ю.Г Вервес 

Інформатика 10 клас Й. Я. Ривкінд, Т. І. Лисенко, Л. А. Чернікова, В. В. Шакотько (Академічний рівень) 

Copyright MyCorp © 2017Конструктор сайтов - uCoz