Osnovne odredbe hromozomske teorije nasljeđa. Lančano nasleđe. Biologija u liceju Šta znači da znakovi nisu povezani?

Koncept nasljeđivanja osobina je široko proučavan u genetici. Oni su ti koji objašnjavaju sličnost između potomaka i roditelja. Zanimljivo je da se neke manifestacije osobina nasljeđuju zajedno. Ovaj fenomen, koji je prvi detaljno opisao naučnik T. Morgan, počeo je da se zove „povezano nasleđe“. Razgovarajmo o tome detaljnije.

Kao što znate, svaki organizam ima određeni broj gena. U isto vrijeme, hromozomi su također strogo ograničen broj. Poređenja radi: zdravo ljudsko tijelo ima 46 hromozoma. U njemu ima hiljade puta više gena. Procijenite sami: svaki gen je odgovoran za jednu ili drugu osobinu koja se manifestira u izgledu osobe. Naravno, ima ih mnogo. Stoga su počeli govoriti o činjenici da je nekoliko gena lokalizirano na jednom kromosomu. Ovi geni se nazivaju veznom grupom i određuju povezano nasljeđivanje. Slična teorija pluta u naučnoj zajednici već duže vrijeme, ali samo ju je T. Morgan dao definiciju.

Za razliku od nasljeđivanja gena koji su lokalizirani u različitim parovima identičnih kromosoma, povezano nasljeđivanje uzrokuje da diheterozigotna jedinka formira samo dva tipa gameta, ponavljajući kombinaciju roditeljskih gena.

Uz to nastaju gamete, kombinacija gena po kojoj se razlikuje od kromosomskog skupa roditelja. Ovaj rezultat je posljedica ukrštanja, procesa čiji je značaj u genetici teško precijeniti, jer omogućava potomstvu da dobije različite osobine od oba roditelja.

U prirodi postoje tri tipa nasljeđivanja gena. Da bi odredili koji je tip svojstven određenom paru, oni koriste. Rezultat će nužno rezultirati jednom od tri opcije date u nastavku:

1. Nezavisno nasljeđivanje. U tom slučaju hibridi se razlikuju jedni od drugih i od svojih roditelja po izgledu, drugim riječima, kao rezultat imamo 4 varijante fenotipova.

2. Potpuna povezanost gena. Hibridi prve generacije, nastali ukrštanjem roditeljskih jedinki, u potpunosti ponavljaju fenotip roditelja i međusobno se ne razlikuju.

3. Nepotpuno povezivanje gena. Kao i u prvom slučaju, ukrštanjem se dobijaju 4 klase različitih fenotipova. U ovom slučaju, međutim, nastaju novi genotipovi koji se potpuno razlikuju od matičnog stada. Upravo u ovom slučaju gore spomenuti crossover ometa proces formiranja gameta.

Također je utvrđeno da što je manja udaljenost između naslijeđenih gena na roditeljskom hromozomu, veća je vjerovatnoća njihovog potpunog vezanog nasljeđivanja. Shodno tome, što su udaljeniji jedan od drugog, to se rjeđe događa ukrštanje tokom mejoze. Udaljenost između gena je faktor koji prvenstveno određuje vjerovatnoću vezanog nasljeđivanja.

Odvojeno, potrebno je razmotriti povezano nasljeđivanje povezano sa spolom. Njegova suština je ista kao i kod gore opisane opcije, međutim, naslijeđeni geni u ovom slučaju se nalaze na spolnim hromozomima. Stoga se o ovoj vrsti nasljeđivanja može govoriti samo u slučaju sisara (uključujući ljude), nekih gmizavaca i insekata.

Uzimajući u obzir činjenicu da je XY skup hromozoma koji odgovara muškom, a XX ženskom polu, napominjemo da se sve glavne karakteristike odgovorne za vitalnost organizma nalaze u kromosomu koji je prisutan u genotipu svakog organizam. Naravno, govorimo o X hromozomu. Kod žena mogu biti prisutni i recesivni i hromozomski. Mužjaci mogu naslijediti samo jednu od varijanti - to jest, ili se gen manifestira u fenotipu ili ne.

Naslijeđe vezano za spol često se čuje u kontekstu bolesti koje su specifične za muškarce, dok su žene samo njihovi nosioci:

• hemofilija,
• sljepoća za boje;
• Lesch-Nyhan sindrom.

Modernu kromosomsku teoriju nasljeđa stvorio je izvanredni Amerikanac Thomas Morgan. On i njegovi učenici su uglavnom radili sa voćnom mušicom Drosophila, koja ima diploidni set od 8 hromozoma. Kao rezultat njihovih eksperimenata, postalo je jasno da su geni koji leže na istom hromozomu naslijeđeni povezani, tj. tokom mejoze ulaze u jednu polnu ćeliju – gametu. Ovaj fenomen je suština zakona, kasnije nazvanog "Morganov zakon". Morgan i njegovi učenici su takođe pokazali da svaki gen zauzima strogo definisan region na hromozomu - lokus.

Ukrštanje hromozoma kao jedan od uzroka nasljedne varijabilnosti

Među hibridima druge generacije, međutim, bio je mali broj jedinki sa rekombinacijom karaktera čiji se geni nalaze na istom hromozomu. Kasnije je pronađeno objašnjenje za to: činjenica je da se tokom profaze prve diobe mejoze konjugiraju homologni (upareni) hromozomi, tj. približavaju se, a između njih dolazi do prelaska - križanja.

Na mjestu kontakta, oni mogu prekinuti i razmjenjivati ​​dijelove, zbog čega se alelni geni kreću s jednog kromosoma na drugi. Štaviše, što su geni udaljeniji, veća je vjerovatnoća njihove rekombinacije, jer je manje vjerovatno da će se bliski geni razdvojiti i češće se nasljeđuju povezani. Ukrštanje je najvažniji izvor genetske varijabilnosti u organizmima.

Šta su spolno povezane osobine i kako se nasljeđuju?

Mnogi geni se nalaze na polnim hromozomima - X i Y - i ne kodiraju svi geni osobine koje imaju bilo kakve veze sa seksom. Ljudi imaju 22 para autosoma i jedan par polnih hromozoma. Žene su homogametne (XX), a muškarci heterogametne (XY). Lokacija gena na spolnom hromozomu naziva se "veza gen-spol".

Kod ljudi, na primjer, X hromozom sadrži dominantni gen koji određuje normalno zgrušavanje krvi. Isti recesivni gen dovodi do hemofilije, kod koje je poremećeno zgrušavanje krvi. S obzirom da Y hromozom nema alelni par za ovaj gen, hemofilija se uvijek manifestira kod muškaraca, čak i pored recesivnosti gena, a kod žena je izuzetno rijetka, čak i ako je ona njegov pasivni nosilac (po pravilu, postoji je alelni gen koji potiskuje efekat recesivnog ). Slično, sljepoća za boje je naslijeđena - nemogućnost razlikovanja zelene i crvene boje.

Kromosomski nivo organizacije nasljednog materijala. Hromozomi kao grupe genskih veza.

Iz principa genetičke analize proizilazi da se nezavisna kombinacija osobina može izvesti samo pod uslovom da se geni koji određuju ove osobine nalaze u različitim parovima hromozoma. Shodno tome, u svakom organizmu, broj parova karaktera za koje se opaža nezavisno nasljeđivanje ograničen je brojem parova hromozoma. S druge strane, očito je da je broj karakteristika i svojstava organizma koje kontrolišu geni izuzetno velik, a broj parova hromozoma u svakoj vrsti relativno mali i konstantan. Ostaje da se pretpostavi da svaki hromozom sadrži ne jedan gen, već mnogo. Ako je to tako, onda treba priznati da se Mendelovo treće pravilo tiče samo distribucije hromozoma, a ne gena, tj. njegovo djelovanje je ograničeno. Analiza manifestacije trećeg pravila pokazala je da su u nekim slučajevima nove kombinacije gena potpuno izostale kod hibrida, tj. uočena je potpuna veza između gena originalnih oblika i 1:1 podjela je uočena u fenotipu. U drugim slučajevima, kombinacija osobina je uočena s manje učestalosti nego što se očekivalo od nezavisnog nasljeđivanja.

W. Betson je 1906. opisao kršenje Mendelovog zakona o nezavisnom nasljeđivanju dva karaktera. Pojavila su se pitanja: zašto se sve osobine ne nasljeđuju i kako se nasljeđuju, kako se geni nalaze na hromozomima, koji su obrasci nasljeđivanja gena koji se nalaze na istom hromozomu? Kromosomska teorija nasljeđa, koju je stvorio T. Morgan, 1911. godine, mogla je odgovoriti na ova pitanja.

T. Morgan, nakon što je proučio sva odstupanja, predložio je nazvati zajedničko nasljeđivanje gena, ograničavajući njihovu slobodnu kombinaciju, povezanost gena ili povezano nasljeđivanje.

Obrasci potpune i nepotpune sprege. Grupe kvačila kod ljudi.

Istraživanje T. Morgana i njegove škole pokazalo je da se geni redovno izmjenjuju u homolognom paru hromozoma. Proces izmjene identičnih dijelova homolognih hromozoma sa genima koje oni sadrže naziva se kromosomsko ukrštanje ili ukrštanje. Ukrštanje se dešava u mejozi. Pruža nove kombinacije gena smještenih na homolognim hromozomima. Fenomen križanja, poput povezivanja gena, karakterističan je za životinje, biljke i mikroorganizme. Izuzetak su mužjaci voćnih mušica i ženke svilene bube. Crossing over osigurava rekombinaciju gena i na taj način značajno povećava ulogu kombinativne varijabilnosti u evoluciji. O prisutnosti crossingovera može se suditi uzimajući u obzir učestalost pojavljivanja organizama sa novom kombinacijom karakteristika. Fenomen križanja otkrio je Morgan u Drosophili.

Snimanje genotipa diheterozigota sa nezavisnim nasljeđivanjem:

A IN

Snimanje genotipa diheterozigota sa povezanim nasljeđivanjem:

Gamete sa hromozomima koji su prošli crossover nazivaju se crossover, a one koje nisu prošle se nazivaju non-crossover.

AB, AB AB, AB

Polne ćelije koje se ne ukrštaju. Crossover gamete.

Shodno tome, organizmi koji nastaju kombinacijom ukrštenih gameta nazivaju se ukrštanjem ili rekombinanti, i one koje proizlaze iz kombinacije neukrštanih gameta - neukrštanja ili nerekombinanti .

Fenomen križanja, kao i veza gena, može se razmotriti i u klasičnom eksperimentu T. Morgana pri ukrštanju Drosophila.

Da biste izmjerili udaljenost između gena testnim ukrštanjem, možete koristiti formulu:

gdje:

X– udaljenost između gena u % ukrštanja ili u morganidima;

A– broj jedinki 1. crossover grupe;

V– broj jedinki 2. crossover grupe;

n– ukupan broj hibrida u ogledu;

100% – koeficijent za konverziju u postotak.

Na osnovu studije o povezanom nasljeđivanju, Morgan je formulirao tezu koja je uključena u genetiku pod imenom Morganovo pravilo : geni lokalizirani na istom kromosomu nasljeđuju se povezani, a snaga veze ovisi o udaljenosti između njih.

Vezani geni su raspoređeni u linearnom redoslijedu i učestalost križanja između njih je direktno proporcionalna udaljenosti između njih. Međutim, ova teza je tipična samo za gene koji su bliski jedan drugom. U slučaju relativno udaljenih gena, uočava se određena odstupanja od ove zavisnosti.

Morgan je predložio izražavanje udaljenosti između gena kao postotak prelaska između njih. Udaljenost između gena je također izražena u morganidima ili centimorganidima. Morganidae je genetska udaljenost između gena na kojoj dolazi do ukrštanja sa učestalošću od 1%.

Učestalost križanja između dva gena može ukazivati ​​na relativnu udaljenost između njih. Dakle, između gena A I IN crossing over je 3%, a između gena IN I WITH– 8% prelaza, zatim između A I WITH crossing bi se trebao dogoditi na frekvenciji od 3+8=11% ili 8-3=5%, ovisno o redoslijedu u kojem se ovi geni nalaze na hromozomu.

A ─ ─ ─ B ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ C B ─ ─ ─ A ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ C

Zadatak 1. Katarakta i polidaktilija se nasljeđuju kao dominantne autozomne osobine. Žena je kataraktu naslijedila od oca, a polidaktiliju od majke. Geni su povezani, udaljenost između njih je 3M. Koji su genotipovi i fenotipovi djece iz braka ove žene i muškarca normalni za ove karakteristike? Kolika je vjerovatnoća da ćete imati zdravu djecu?

Genetska mapa hromozoma je dijagram koji pokazuje redoslijed gena na njihovoj relativnoj udaljenosti jedan od drugog. Udaljenost između povezanih gena procjenjuje se po učestalosti križanja između njih. Genetske karte svih hromozoma sastavljene su za genetski najistraženije organizme: Drosophila, kokoške, miševe, kukuruz, paradajz, Neurosporu. Genetske mape svih 23 hromozoma takođe su sastavljene za ljude.

Nakon utvrđivanja linearne diskretnosti hromozoma, javila se potreba za sastavljanjem citoloških karata radi poređenja sa genetskim kartama sastavljenim na osnovu uzimanja u obzir rekombinacija.

Citološka kartica je mapa hromozoma koja određuje lokaciju i relativnu udaljenost između gena na samom hromozomu. Konstruišu se na osnovu analize hromozomskih preuređivanja, diferencijalnog bojanja politenskih hromozoma, radioaktivnih oznaka itd.

Do danas su napravljene i upoređene genetske i citološke karte za niz biljaka i životinja. Realnost ovog poređenja potvrđuje ispravnost principa linearnog rasporeda gena na hromozomu.

Kod ljudi se mogu imenovati neki slučajevi povezanog nasljeđivanja.

Geni koji kontroliraju nasljeđivanje ABO krvnih grupa i sindrom defekta noktiju i patele su naslijeđeno povezani.

Geni za Rh faktor i ovalni oblik crvenih krvnih zrnaca su povezani.

Treći autosom sadrži gene za luteransku krvnu grupu i lučenje antigena A i B sa pljuvačkom.

Geni za polidaktiliju i kataraktu su naslijeđeni povezani.

X hromozom sadrži gene za hemofiliju i sljepoću za boje, kao i gene za daltonizam i Duchenneovu mišićnu distrofiju.

Autozom 6 sadrži sublokuse A, B, C, D/DR HLA sistema, koji kontrolišu sintezu antigena histokompatibilnosti.

Nasljeđivanje X-vezanih i holandskih osobina.

Osobine koje kontrolišu geni koji se nalaze na polnim hromozomima nazivaju se zalijepljen za pod. Više od 60 bolesti povezanih sa spolom opisano je kod ljudi, od kojih se većina nasljeđuje recesivno. Geni na polnim hromozomima mogu se podijeliti u 3 grupe:

Geni djelimično povezani sa seksom. Nalaze se u parnim segmentima X I Y hromozoma . Djelomično spolno povezane bolesti uključuju: hemoragijsku dijatezu, konvulzivne poremećaje, retinitis pigmentosa, kserodermu pigmentozu i opću sljepoću za boje.

Geni su u potpunosti vezani za spol. Nalaze se u okolini X hromozom , za koje ne postoji homologna regija Y hromozoma (heterološki). Ovi geni kontroliraju bolesti: optičku atrofiju, Duchenneovu mišićnu distrofiju, sljepoću za boje, hemofiliju i sposobnost mirisa cijanovodonične kiseline.

Geni locirani u regiji Y hromozoma , za koji ne postoji homologni lokus u X hromozom su pozvani holandric . Kontroliraju simptome: sindaktilija, hipertrihoza ušne školjke.

Gen za daltonizam javlja se kod 7% muškaraca i 0,5% žena, ali 13% žena su nosioci ovog gena.

Spolno vezano nasljeđivanje opisao je T. Morgan na primjeru nasljeđivanja osobine boje očiju kod Drosophile.

Zapaženo je nekoliko obrazaca nasljeđivanja spolno vezanih osobina:

prelazili križ na križ (sa oca na kćer, s majke na sina);

rezultati direktnih i povratnih prelaza se ne poklapaju;

kod heterogametnog spola, osobina se manifestira u bilo kojem stanju (dominantnom ili recesivnom).

Osnovne odredbe hromozomske teorije nasljeđa.

Glavne odredbe kromosomske teorije nasljeđa mogu se formulirati na sljedeći način:

Geni se nalaze na hromozomima. Svaki gen na hromozomu zauzima određeni lokus. Geni na hromozomima su raspoređeni linearno.

Svaki hromozom predstavlja grupu povezanih gena. Broj vezanih grupa u svakoj vrsti jednak je broju parova hromozoma.

Alelni geni se razmjenjuju između homolognih hromozoma – ukrštanje.

Udaljenost između gena na hromozomu proporcionalna je procentu prelaska između njih. Znajući udaljenost između gena, možete izračunati postotak genotipova u potomstvu.

Geni koji se nalaze na istom paru hromozoma nazivaju se "povezani". Vezani geni ne poštuju Mendelov drugi zakon; ne dozvoljavaju slobodnu rekombinaciju jedna s drugom. Kod minka, mutantni geni za crne i smeđe oči su povezani; tako da su, naravno, njihovi normalni alelomorfi. Geni vezani za spol povezani su s genima koji određuju spol na hromozomu; Naravno, oni su takođe međusobno povezani.

Kod ljudi, mutantni geni za daltonizam i hemofiliju povezani su sa seksom (vidi Poglavlje 15) i, stoga, povezani jedni s drugima. Dešava se da se oba mutantna gena mogu pojaviti u istoj porodici. Postoje dvije različite vrste takvih porodica.

Tip I U ovim porodicama dva mutantna gena su kombinovana kao rezultat braka između ljudi koji nose jedan ili drugi gen. Geni se stoga nalaze na različitim hromozomima; jezikom genetike, oni su povezani u procesu „odbojnosti“ (Sl. 62, I, prvi red).

Tip II. U ovim porodicama, mutacija koja dovodi do jedne od ovih abnormalnosti, kao što je hemofilija, javlja se na hromozomu koji već nosi drugi mutantni gen. Oba mutantna gena su na istom X hromozomu; oni su povezani u procesu “privlačnosti” (vidi sliku 62, II, prvi red).

Većina žena u oba tipa porodica će biti fenotipski normalne, ali mnoge će biti heterozigotne za jedan ili oba mutantna gena (vidi Sliku 62, drugi red), a ove žene mogu imati sinove. Budući da sin od majke nasljeđuje samo jedan X hromozom, oboljeli sinovi su heterozigoti I tipa boluju od hemofilije ili daltonizma, ali nemaju obe bolesti u isto vreme (vidi sl. 62, treći red), dok bolesni sinovi heterozigota II tip imaju obje bolesti u isto vrijeme. Međutim, mogu postojati izuzeci. Oni su predstavljeni u četvrtom redu Sl. 62.

Rijetko, žena koja nosi gen za daltonizam na jednom X hromozomu i gen za hemofiliju na drugom (tip I), može roditi sina oboljelog od obje bolesti; ili žena koja nosi gene za obe bolesti na jednom X hromozomu (tip II), može roditi sina koji boluje od samo jedne od ovih bolesti.

Lako je uočiti da su ovi izuzeci slični onima kod mladunaca palomino kune, koji su kombinovali dva gena na jednom hromozomu koji su bili locirani na različitim partnerskim hromozomima kod njihovih roditelja. U svim ovim slučajevima izgleda da se mutantni gen pomiče sa jednog hromozoma na svog partnera. Ovaj proces se naziva ukrštanje; dozvoljava ograničen broj rekombinacija između gena koji se ne pokoravaju Mendelovom drugom zakonu.

Fenomen ukrštanja stvorio je veliki broj eksperimenata i pretpostavki tokom deset godina, ali još uvijek nije u potpunosti shvaćen. Međutim, posljedice prelaza su dobro poznate i u svakom slučaju se mogu predvidjeti u istoj mjeri kao i posljedice Mendelovih zakona.

Na sl. Na slici 63 prikazani su rezultati križanja za dva hromozoma, odnosno za gene koji se nalaze na njima.

U originalnom paru hromozoma ( a) jedan od partnera je zasjenjen kako bi se razlikovao od drugog, b I V predstavljaju dvije varijante brojnih tipova prelaza koji se mogu uočiti u paru. U oba slučaja, dijelovi su razmijenjeni između partnerskih hromozoma. Kada b razmjena se pokazala kao krajnji komad, a za to je bio potreban samo jedan bod ( x) razmjena; u slučaju c došlo je do zamjene srednjih figura, a to je zahtijevalo dva boda ( x I y).

Najvažnija karakteristika ukrštanja je tačna korespondencija između tačaka razmene partnerskih hromozoma. Ako ne bi bilo tako tačnog podudaranja, tada bi partnerski hromozomi ubrzo prestali da budu jednaki po dužini; Štaviše, broj gena u njima više ne bi bio isti, a hromozomi sa vrlo velikim ili malim brojem gena mogli bi ući u ciklus, a to bi dovelo do deformiteta i smrti.

Ako, na primjer (Sl. 64), tačka razmjene u jednom od hromozoma padne između 4. i 5. gena, au drugom - između 6. i 7. gena, tada se kao rezultat zamjene terminalnih dijelova jedan hromozoma sa gubitkom 5. i 6. gena, a partnerski hromozom će imati ove gene u dvostrukoj količini.

Najčešća tačka gledišta je da se crossover događa na početku mejoze, kada partnerski hromozomi ne samo da dolaze u blizak i precizan kontakt, već se i omotavaju jedan oko drugog; Zbog stresa od uvrtanja, hromozomi se mogu slomiti na identičnim tačkama i ponovo se povezati s komadićima između partnera. Postoje i druge pretpostavke, ali do sada ne postoji jedinstveno gledište o ovom pitanju.

Razmjena dijelova između partnerskih hromozoma lako objašnjava ukrštanje u njegovoj genetskoj manifestaciji, bez obzira koji mehanizam leži u njegovoj osnovi.

Na sl. 65 pokazuje kako se može objasniti rođenje sina sa daltonizmom i hemofilijom kod žene koja nosi gene za ove anomalije na suprotnim hromozomima ( I), ili sin sa samo jednom anomalijom kod žene koja ima oba gena na istom hromozomu ( II).

Ako je lokalizacija tačaka razmene određena slučajno, treba očekivati ​​da će se prelazak između gena koji su značajno udaljeni jedan od drugog na hromozomu dešavati češće nego između blisko lociranih gena; ovo se zaista dešava. Kada su dva gena veoma blizu jedan drugom, verovatnoća da će razmena pasti između njih je mala, a ukrštanje je retko. Što je veća udaljenost između dva gena, veća je vjerovatnoća da će se tačka razmene nalaziti između njih i veća je pojava crossing overa. Dva gena mogu se kombinovati tako slobodno kao da se nalaze u različitim parovima hromozoma, u slučajevima kada je razmak između njih veći od određene vrednosti.

Istorijski i logično, ova pozicija stavlja kola ispred konja. Kao rezultat otkrića genetske povezanosti, postalo je moguće povezati gene sa hromozomskim parovima, dok je otkriće crossingovera omogućilo mjerenje udaljenosti između gena u jedinicama učestalosti pojavljivanja križanja. Reći da su dva gena udaljena 10 crossing-over jedinica jednostavnije je i kraće nego reći da heterozigot za dva gena proizvodi 10% crossingover gameta.

Kada par hromozoma nosi nekoliko ili mnogo poznatih gena, ukrštajući eksperimenti se mogu koristiti za izradu hromozomske "mape" koja pokazuje lokaciju gena i njihove relativne udaljenosti jedan od drugog.

Drosophila melanogaster ima gene crvenih očiju ( Sv, recesivna), izbočene čekinje ( Sb, dominantna) i zakrivljena krila ( Cu, recesivni) nalaze se na trećem hromozomu, jednom od dva duga autosoma. Prelazna udaljenost između Sv I Sb iznosi 14%, a između Cu I Sb iznosi 8%. Ovi podaci sami po sebi nisu dovoljni da se zamisli lokacija tri gena, jer oni mogu biti na dva različita položaja (Sl. 66, I I II). Međutim, kada se sazna da je prelazak preko razmaka između Sv I Cu jednako 6, a između Cu I Sb je 8, onda je red gena Sv, Cu I Sb je precizno instaliran (vidi sliku 66, III). Koristeći istu metodu, položaj drugih gena se može ucrtati na kartu. Trenutno, mapa ovog hromozoma daje lokaciju više od 150 gena. Činjenica da se geni uvijek mogu mapirati pomoću ove tehnike dokaz je njihovog linearnog rasporeda duž hromozoma. Kada bi raspored bio drugačiji, na primjer, neki geni virili su iz hromozoma u bočne grane, tada se udaljenost između tri gena ne bi mogla uvijek izraziti tako da je jedna udaljenost zbir druga dva (slika 67). U stvarnosti, obično se ispostavi da je nešto manji od ovog iznosa; ali ovaj manji detalj se može objasniti i nije vrijedan zadržavanja na njemu.

Rice. 66. Kako su geni "ucrtani" na kartu. Udaljenost između St i Sb je jednaka 14% prelaza; udaljenost između St i Cu je 8% prelaza; udaljenost između St i Cu je 6% prelaza. Stoga će redoslijed gena biti kao što je prikazano u redu III

Za stočara, značaj ukrštanja leži u mogućnosti rekombinacije, odnosno povezivanja ili razdvajanja povezanih gena.

Da li se to može postići lako i ekonomično zavisi od udaljenosti između gena za koje je uzgajivač zainteresovan. Kada su geni dovoljno udaljeni, veza nije prepreka rekombinaciji. Kada su povezani geni dovoljno bliski da bi se veza otkrila, uzgajivač mora prvo utvrditi da li ima dovoljno kapaciteta da izvrši planirani plan uzgoja.

Specijalista koji želi ukrstiti rasu miševa ružičastih očiju 1 s rasom činčila kako bi dobio rasu miša boje činčila s ružičastim očima može to postići bez većih poteškoća ili troškova; budući da je ukrštanje između gena za ružičaste oči i krzno boje činčile oko 15%, stoga heterozigoti koji nose ove gene, kada se odbijaju, formiraju oko 15% gameta koje nose ove gene u cijelom. S druge strane, hobist miševa koji želi nabaviti rasu miševa sa smanjenom obojenošću dlake i normalnim ušima od rase sa svijetlom bojom dlake i kratkim ušima treba prvo pogledati priručnik o genetici miševa kako bi saznao hoće li moći učinite ovo. budući da su geni za svijetlu kosu i kratke uši veoma blisko međusobno povezani, i ako miš nosi oba gena povezana na jednom hromozomu i oba normalna alelomorfa na drugom, tada će samo 1 gameta od otprilike 1000 nositi gen za svijetlu kosu bez gena za kratke uši.

1 (Gen za ružičaste oči se razlikuje od albino gena, koji uzrokuje bijelo krzno i ​​ružičaste oči, a zapravo je alelomorf gena činčila)

Lančano nasleđe. Nezavisna distribucija gena (Mendelov drugi zakon) zasniva se na činjenici da se geni koji pripadaju različitim alelima nalaze u različitim parovima homolognih hromozoma. Prirodno se postavlja pitanje: kako će se distribucija različitih (nealelnih) gena odvijati u nizu generacija ako leže u istom paru hromozoma? Ova pojava se mora dogoditi, jer je broj gena višestruko veći od broja hromozoma. Očigledno, zakon nezavisne distribucije (Mendelov drugi zakon) ne važi za gene koji se nalaze na istom hromozomu. Ograničeno je samo na one slučajeve u kojima su geni različitih alela na različitim kromosomima.

Obrazac nasljeđivanja kada se geni pronađu na jednom hromozomu, to su pažljivo proučavali T. Morgan i njegova škola. Glavni predmet istraživanja bila je mala voćna mušica Drosophila

Ovaj insekt je izuzetno pogodan za genetski rad. Muva se lako uzgaja u laboratoriji, proizvodi novu generaciju svakih 10-15 dana na optimalnoj temperaturi od 25-26°C, ima brojne i raznolike nasljedne karakteristike i mali broj hromozoma (8 u diploidnom skupu) .

Eksperimenti su pokazali da su geni lokalizovani na jednom hromozomu povezan, tj. nasljeđuju se pretežno zajedno, bez pokazivanja nezavisne distribucije. Pogledajmo konkretan primjer. Ako ukrstite drozofilu sa sivim tijelom i normalnim krilima s mušom koja ima tamnu boju tijela i rudimentarna krila, tada će u prvoj generaciji sve muhe biti sive s normalnim krilima. Ovo je heterozigot za dva para alela (sivo tijelo - tamno tijelo i normalna krila - rudimentarna krila). Hajde da se ukrstimo. Ukrstimo ženke ovih diheterozigotnih muha (sivo tijelo i normalna krila) sa mužjacima koji posjeduju recesivne osobine - tamno tijelo i rudimentarna krila. Na osnovu drugog, očekivalo bi se da će u potomstvu dobiti četiri muhe: 25% sive, sa normalnim krilima; 25% siva, sa rudimentarnim krilima; 25% tamno, sa normalnim krilima; 25% tamno, sa rudimentarnim krilima.

Naime, u eksperimentu je značajno više muha sa originalnom kombinacijom karakteristika (sivo tijelo - normalna krila, tamno tijelo - rudimentarna krila) (u ovom eksperimentu 41,5%) nego muva sa rekombinovanim karakterima (sivo tijelo - rudimentarna krila i tamno tijelo - normalna krila).

Biće samo 8,5% svake vrste. Ovaj primjer pokazuje da se geni koji određuju karakteristike sivog tijela - normalna krila i tamno tijelo - rudimentarna krila nasljeđuju pretežno zajedno, ili, drugim riječima, ispadaju međusobno povezani. Ova veza je posljedica lokalizacije gena na istom kromosomu. Stoga se tokom mejoze ovi geni ne razdvajaju, već se nasljeđuju zajedno. Fenomen povezivanja gena lokalizovanih na istom hromozomu poznat je kao Morganov zakon.

Zašto se, uostalom, među hibridima druge generacije pojavljuje mali broj jedinki sa rekombinacijom roditeljskih karakteristika? Zašto veza gena nije apsolutna? Istraživanja su pokazala da je ova rekombinacija gena posljedica činjenice da tokom procesa mejoze, prilikom konjugacije homolognih hromozoma, ponekad mijenjaju svoje dijelove, odnosno, drugim riječima, dolazi do ukrštanja između njih.

Jasno je da će u ovom slučaju geni koji su prvobitno bili locirani na jednom od dva homologna hromozoma završiti na različitim homolognim hromozomima. Doći će do rekombinacije između njih. Učestalost ukrštanja je različita za različite gene. Zavisi od udaljenosti između njih. Što su geni bliže locirani na hromozomu, to se rjeđe razdvajaju tokom crossovera. To se događa zato što hromozomi razmjenjuju različite regije, a geni koji su usko locirani vjerovatnije će završiti zajedno. Na osnovu ovog obrasca bilo je moguće konstruisati genetske mape hromozoma za dobro proučavane organizme, na kojima je ucrtana relativna udaljenost između gena.

Biološki značaj ukrštanja hromozoma je veoma velik. Zahvaljujući tome stvaraju se nove nasljedne kombinacije gena, povećava se nasljedna varijabilnost, što daje materijal za.

Genetika seksa. Dobro je poznato da je kod dvodomnih organizama (uključujući ljude) omjer spolova obično 1:1. Koji razlozi određuju spol organizma u razvoju? Ovo pitanje već dugo zanima čovječanstvo zbog svog velikog teorijskog i praktičnog značaja. Kromosomski skup muškaraca i žena kod većine dvodomnih organizama nije isti. Upoznajmo se s ovim razlikama na primjeru skupa hromozoma u Drosophila.

Muškarci i ženke se ne razlikuju jedni od drugih u tri para hromozoma. Ali za jedan par postoje značajne razlike. Ženka ima dva identična (uparena) hromozoma u obliku štapa; Muškarac ima samo jedan takav hromozom, čiji je par poseban, dvokraki hromozom. Oni hromozomi u kojima nema razlike između muškaraca i žena nazivaju se autosomi. Kromosomi na kojima se muškarci i žene razlikuju jedni od drugih nazivaju se spolni hromozomi. Dakle, hromozomski set Drosophila sastoji se od šest autosoma i dva polna hromozoma. Polni hromozom u obliku štapa, prisutan u dvostrukom broju kod žena i u jednom broju kod muškaraca, naziva se X hromozom; drugi, seksualni (dvokraki hromozom muškarca, odsutan kod žena) - Y hromozom.

Kako se razmatrane spolne razlike u hromozomskim skupovima muškaraca i žena održavaju u tom procesu? Da bismo odgovorili na ovo pitanje, potrebno je razjasniti ponašanje hromozoma u mejozi i tokom oplodnje. Suština ovog procesa je prikazana na slici.

Tokom sazrevanja zametnih ćelija kod ženke, svaka jajna ćelija, kao rezultat mejoze, dobija set od četiri hromozoma: tri autosoma i jedan X hromozom. Mužjaci proizvode dvije vrste sperme u jednakim količinama. Neki nose tri autozoma i X hromozom, drugi nose tri autosoma i Y hromozom. Tokom oplodnje moguće su dvije kombinacije. Jednako je vjerovatno da će jajna stanica biti oplođena spermom sa X ili Y hromozomom. U prvom slučaju iz oplođenog jajeta će se razviti ženka, au drugom mužjak. Pol organizma se određuje u trenutku oplodnje i zavisi od hromozomskog komplementa zigote.

Kod ljudi je hromozomski mehanizam za određivanje spola isti kao kod drozofile. Diploidni broj ljudskih hromozoma je 46. Ovaj broj uključuje 22 para autosoma i 2 polna hromozoma. Kod žena postoje dva X hromozoma, kod muškaraca jedan X i jedan Y hromozom.

Shodno tome, muškarci proizvode spermu dvije vrste - s X- i Y-hromozomima.

U nekim dvodomnim organizmima (na primjer, nekim insektima) Y kromosom je potpuno odsutan. U tim slučajevima muškarac ima jedan hromozom manje: umjesto X i Y hromozoma, on ima jedan X hromozom. Zatim, tokom formiranja muških gameta tokom mejoze, X hromozom nema partnera za konjugaciju i odlazi u jednu od ćelija. Kao rezultat toga, polovina svih spermatozoida ima X hromozom, dok ga druga polovina nema. Kada se jajna ćelija oplodi spermom sa X hromozomom, dobija se kompleks sa dva X hromozoma i iz takvog jajašca se razvija ženka. Ako se jajnu ćeliju oploditi spermatozoid bez X hromozoma, razviće se organizam sa jednim X hromozomom (koji se dobija kroz jaje od ženke), koji će biti muškarac.

U svim gore navedenim primjerima razvijaju se spermatozoidi dvije kategorije: ili sa X i Y hromozomima (Drosophila, ljudi), ili polovina sperme nosi X hromozom, a druga je potpuno lišena. Sva jaja su ista u pogledu polnih hromozoma. U svim ovim slučajevima imamo mušku heterogametiju (različite gamete). Ženski spol je homogametičan (jednako gametski). Uz to, u prirodi se javlja još jedan tip određivanja spola, karakteriziran ženskom heterogametijom. Ovdje se odvijaju suprotni odnosi od onih o kojima je bilo riječi. Različiti polni hromozomi ili samo jedan X hromozom karakteristični su za ženski pol. Muški spol ima par identičnih X hromozoma. Očigledno je da će u ovim slučajevima doći do ženske heterogametije. Nakon mejoze formiraju se dvije vrste jajnih stanica, dok su u pogledu hromozomskog kompleksa svi spermatozoidi isti (svi nose jedan X hromozom). Shodno tome, spol embrija će biti određen prema tome koja će jajna stanica - s X ili Y hromozomom - biti oplođena.