Хід заняття. Тема: Позаядерна спадковість

Тема: Позаядерна спадковість. Комбінативна мінливість. Хромосомна теорія спадковості

Мета: ознайомити учнів із явищем позаядерної спадковості, їх цитологічними основами та значенням для селекційної роботи; розвивати вміння аналізувати й робити висновки; виховувати розуміння важливості генетичних досліджень для практичної діяльності людства.

Хід заняття

1. Явище нехромосомної (позахромосомної, позаядерної) спадковості було відкрито в 1909 р. німецькими дослідниками К. Корренсом і Е. Баур при вивченні спадкування ряболиста у рослин. У дослідах з нічної красунею (Mirabilis jalapa) К. Корренс виявив, що забарвлення листя (зелена або строката) залежить від материнської рослини (материнська спадковість). Якщо ряболисті рослина (материнське, запилюється) схрещувалися з зеленим (батьківським, від якого брали пилок), то в першому покоління серед нащадків присутні ряболисті, зелені і безбарвні (конають на стадії проростка) нащадки, причому їх кількісні співвідношення не підпорядковувалися менделевської закономірностям. Якщо ж як материнського використовували рослина з зеленим листям, то нащадки першого покоління були зеленими. Пізніше явище материнської спадковості було виявлено у кукурудзи, лев'ячого зіва, бавовнику, що свідчить про універсальність даного явища. Багатьма дослідженнями було показано, що явище материнської спадковості обумовлюється мутаціями генетичного матеріалу ДНК, локалізованої не в ядрі, а в інших клітинних органелах (пластидах і мітохондріях) або в цитоплазмі клітин (плазміди, віруси та ін.) Найбільш повно вивчені дві форми нехромосомной спадковості: пластидна і мітохондріальна.

1.2 Пластидна спадковість

Залежно від умов запліднення при П. н. пластидної ознаки успадковуються або тільки по материнській лінії, або від обох батьківських форм (у разі перенесення пластид в зиготу і через пилкові трубки). Про перші факти П. н. і генетичних властивостях пластид повідомили ще на зорі розвитку генетики (1908) німецькі ботаніки та генетики Е. Баур і К. Корренс вивчили спадкування ряболиста в деяких рослин (герань, нічна красуня, хміль та ін.) Окремі автори вважають, що генетичними інформація пластид укладена в їх дезоксирибонуклеїнової кислоти. Сукупність пластид клітини як структур, здатних передавати спадкову інформацію, названа пластідомом (О. Реннер, 1934). З усіх структурних елементів цитоплазми рослин, з якими можна зв'язати передачу деяких властивостей і ознак материнського організму потомству, пластиди найбільш зручні для аналізу, тому що в більшості випадків вони чітко помітні в цитоплазмі завдяки цілому ряду морфологічні особливостей. Крім того, вони здатні до стрибкоподібним змінам - пластидної мутацій, які згодом чітко відтворюються.

1.2. Мітохондріальна спадковість

Мітохондрії передаються з цитоплазмою яйцеклітин. Спермії не мають мітохондрій, оскільки цитоплазма елімінується при дозріванні чоловічих статевих клітин. У кожній яйцеклітині міститься близько 25 000 мітохондрій. Кожна мітохондрія має кільцеву хромосому. Описано мутації різних генів мітохондрій. Генні мутації в мітохондріальної ДНК виявлені при атрофії зорового нерва Лебера, мітохондріальних міопатіях, доброякісної пухлини (онкоцітоме), при прогресуючих офтальмоплегіях.Для мітохондріальної спадковості характерні наступні прізнакі.Болезнь передається тільки від матері.Больни і дівчатка, і мальчікі.Больние батьки не передають хвороби ні дочкам, ні синам.

2. Комбінативна мінливість пов'язана із виникненням різних комбінацій алельних генів (рекомбінацій). Джерелами комбінативної мінливості є: кон'югація гомологічних хромосом у профазі та їхнє незалежне розходження в анафазі першого поділу мейозу, а також випадкове поєднання алельних генів при злитті гамет. Отже, комбінативна мінливість, яка забезпечує різноманітність комбінацій алельних генів, зумовлює і появу особин із різними поєднаннями станів ознак. Комбінативну мінливість спостерігають і в організмів, які розмножуються нестатевим способом або вегетативно (наприклад, у прокаріотів можлива передача спадкової інформації від клітини до клітини за участю вірусів-бактеріофагів).

3. У 1902-1903 рр. два дослідники - Саттон (зі США) і Бовері (з Німеччини) - незалежно один від одного припустили, що задатки (гени) розташовані в хромосомах. Ця ідея поклала початок створення хромосомної теорії спадковості. Термін «ген» був запропонований пізніше (в 1909. Р. Іоганнсеном). Паралелізм в поведінці генів і хромосом в процесі утворення гамет переконливо говорив про те, що гени розташовані в хромосомах.

У 1910 р. хромосомна теорія спадковості отримала свій подальший розвиток в дослідах Нобелівського лауреата Т. Моргана і його співробітників, які привели нові докази справедливості цієї теорії, показавши зв'язок між конкретними генами і хромосомами. Остаточні докази були отримані Бріджесом в 1913 р., відкрило зміни у спадкуванні ознак, зчеплених зі статтю, при нерозходженні статевих хромосом.

Центральним положенням хромосомної теорії є визнання хромосом головними носіями матеріалу спадковості. Дійсно, поведінка хромосом в таких процесах, як мітоз, гаметогенез і запліднення, в точності відповідає поведінці, якому повинні слідувати гени, для забезпечення закономірною передачі в ряду поколінь клітин і організмів окремих ознак та їх поєднань.

Для відтворення собі подібного потомства організми (клітини) повинні передати наступному поколінню повний набір спадкових задатків. Освіта повноцінних дочірніх клітин в результаті мітозу можливе лише за умови рівноцінного розподілу між ними генів материнської клітини. Відповідно цій вимозі хромосоми в мітотичному циклі спочатку подвоюють свій матеріал, а потім порівну розподіляють його між дочірніми клітинами. Повний набір хромосом залишається при цьому постійним у ряді клітинних поколінь.

При статевому розмноженні організмів нове покоління отримує спадкові задатки від батьків через їх гаплоїдні статеві клітини. Гамети при заплідненні об'єднують гаплоїдні набори хромосом батьків у диплоїдний набір хромосом нащадка, характерний для даного виду організмів. Таким чином, в цьому випадку нащадок отримує необхідні для розвитку спадкові задатки в повному обсязі.

Ще в 1865 р. Г. Мендель висловив припущення про дискретну організації спадкового матеріалу, представленого окремими спадковими задатками, названими пізніше генами. Він прийшов до висновку, що за розвиток кожної ознаки відповідає пара спадкових задатків, які прийшли від обох батьків.

Згідно хромосомної теорії, спадкові задатки, або гени, зібрані в хромосоми. Диплоїдного хромосомного набору організму, що виникає при заплідненні гаплоїдних батьківських гамет, обумовлює парність окремих ув'язнених у них генів.

Кількість генів у організмів різних видів значно перевищує число хромосом в їх клітинах. Так, у дрозофіли до теперішнього часу описано до 3000-4000 генів в 4 хромосомах, а у людини - більше 125 000 генів в 23 хромосомах. Кожна хромосома об'єднує в собі цілий комплекс генів, які в її складі перелається в ряду поколінь організмів. Це знаходить відображення в описаному Т. Морганом зчепленому спадкуванні певних ознак. Окремі хромосоми гаплоїдного набору, відрізняючись унікальністю поєднань генів, утворюють окремі групи зчеплення. Таким чином, число груп зчеплення в клітинах організмів даного виду дорівнює кількості хромосом у гаплоїдному наборі. У диплоїдний набір хромосом організму гомологічні хромосоми представляють собою однакові по генному складу групи зчеплення.

Гени у хромосомах розташовані в лінійному порядку. У межах однієї групи зчеплення між гомологічними хромосом з певною частотою відбувається обмін алельними генами. В результаті здійснюється рекомбінація батьківських і материнських генів в гомологічних хромосомах. Зазначений обмін відбувається внаслідок кроссинговера, частота якого залежить від відстані між відповідними генами в хромосомах. Це відстань вимірюється в умовних одиницях - морганідах.

Таким чином, головні положення хромосомної теорії спадковості наступні:

- основними носіями матеріалу спадковості в клітці є хромосоми,

- спадковий матеріал представлений окремими функціональними одиницями - генами,

- в диплоїдний набір хромосом гени парні (алельних генів),

- гени розташовані в хромосомах комплексами, утворюючи групи зчеплення;

- кількість груп зчеплення відповідає числу хромосом в гаплоїдном наборі, кожна група зчеплення унікальна по набору генів,

- гени розташовані в хромосомах у лінійному порядку;

- гени, відносяться до однієї групи зчеплення, у ряді випадків можуть рекомбінувати між гомологічними хромосомами в ході кроссинговера;

- частота кросинговеру, що порушує зчеплення між генами, залежить від відстані між ними;

- відстань між генами виражається в морганідах, одна морганіда відповідає 1% кроссоверного потомства.

Література:

1. Є.Кучеренко, Ю.Г.Вервес, П.Г.Балан, В.М.Войціцький, Біологія, 11 клас.

2. И.Н.Пименова, А.В.Пименов – Лекции по общей биологии - Саратов, ОАО “Издательство “Лицей”, 2003 г.

3. Общая биология: учебник для 10-11 классов с углублённым изучением биологии в школе/Под ред. В.К.Шумного, Г.М.Дымшица, А.О.Рувинского. – М., “Просвещение”, 2004г.

4. Т.Л.Богданова, Е.А.Солодова – Биология: справочник для старшеклассников и поступающих в вузы – М., “АСТ-ПРЕСС ШКОЛА”, 2004 г.

Дата добавления: 2015-07-20