Сцепление генов. Опыты и правило Моргана
Изучение сцепленного с полом наследования стимулировало изучение сцепления между генами, находящимися в аутосомах.
Для любого организма характерно видовое постоянство хромосом в кариотипе. Генов, определяющих признаки, у организмов намного больше, чем хромосом. Например, у мухи дрозофилы 8 хромосом в соматических клетках, а генов около 1000. Значит, в каждой хромосоме находится много генов.
Гены, локализованные в одной хромосоме, образуют группы сцепления.
Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом.
Наследование генов, локализованных в одной хромосоме, называется сцепленным наследованием.
В начале ХХ века Т. Морган и его сотрудники описали явление сцепления генов - совместную передачу групп генов из поколения в поколение.
Опыты проводились на мухах дрозофилах с учетом двух пар альтернативных признаков:
Цвет тела – серый (В) и черный (в)
Длина крыльев – нормальные (V) и короткие (v)
У мухи - дрозофилы окраски тела и длины крыльев находятся в одной паре гомологичных хромосом, т.е. относятся к одной группе сцепления, что и было доказано в опытах. Запись генотипов при сцеплении видоизменяется: генотип записывается BV
═
bv
(две черточки означают, что организм диплоидный).
При скрещивании мух, имеющих серый цвет тела и нормальные крылья с мухами черного цвета и короткими крыльями в F1 все мухи имели серый цвет тела и нормальные крылья.
Запись схемы скрещивания:
P ♀BV ♂bv
═ x ═
BV bv
сер.нор. чер.кор.
G (BV) (bv)
BV
F1 ═
bv
Провели анализирующее скрещивание. В первом случае скрестили гибридного самца с серым телом и нормальными крыльями
с черной самкой, имеющей короткие крылья, и в результате скрещивания получили 2 типа потомков, похожих на родителей в соотношении 1:1.
Ген серого цвета тела и ген нормального строения крыльев передаются вместе, а ген черного цвета тела и ген коротких крыльев тоже вместе. Этот опыт демонстрирует полное сцепление. Причина его заключается в том, что гены, обуславливающие два различных признака, лежат в одной хромосоме. Это видно на схеме полного сцепления:
Р ♀bv ♂BV
═ x ═
bv bv
G ( bv) ( BV ) (bv)
BV bv
F1 ═ ═
bv bv
1:1
Другой результат получается, если для анализирующего скрещивания брать гибридную самку с серым телом и нормальными крыльями и рецессивного по обоим признакам самца.
В этом случае появилось четыре типа потомков в соотношении:
серых длиннокрылых - 41, 5 %; серых короткокрылых - 8, 5 %,
черных длиннокрылых - 8, 5% , черных короткокрылых - 41, 5 %.
В этом случае имеет место неполное сцепление:
Р ♀BV ♂ bv
═ x ═
bv bv
G ( BV) (bv)
некроссов. ( bv)
(Bv) (bV)
кроссов.
BV bv Bv bV
F1 ═ ═ ═ ═
bv bv bv bv
41,5% 41,5% 8,5% 8,5%
Причиной неполного сцепления генов является кроссинговер (перекрест хромосом) и обмен участками между гомологичными хромосомами в профазе I деления мейоза при созревании половых клеток. Кроссинговер происходит у самок, у самцов дрозофил кроссинговер не происходит (установлено, что для особей гетерогаметного пола характерна более низкая частота кроссинговер).
При изучении результатов скрещивания получается 4 фенотипа среди потомков:
17%(8, 5+8, 5) особей образовались из кроссоверныхгамет
83%(41, 4+41, 5) особей образовались из некроссоверныхгамет.
Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами в хромосоме. Расстояние между генами выражается в процентах кроссинговера между ними и обозначается в морганидах.
Изучение Морганом сцепления генов представляет собой закономерное биологическое явление.
Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются, сцеплено, причем сила сцепления зависит от расстояния между генами. Эта закономерность получила название правило Моргана.
.
Основные положения хромосомной теории наследственности
Основные положения хромосомной теории наследственности сводятся к следующему:
- носителями наследственной информации являются хромо-
сомы и расположенные в них гены,
- гены расположены в хромосоме в линейном порядке друг за
другом в определенных локусах. Аллельные гены занимают
одинаковые локусы гомологичных хромосом,
- гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группы
сцепления и наследуются преимущественно вместе. Число
групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом,
- между гомологичными хромосомами возможен обмен участ-
ками - кроссинговер, который нарушает сцепление генов.
Сила сцепления зависит от расстояния между генами,
- процент кроссинговера пропорционален расстоянию между
генами. За единицу расстояния принимается 1 морганида,
которая равна 1% кроссинговера,
- при неполном сцеплении в сумме вероятность некроссовер-
ных гамет (гибридов) всегда больше, чем 50%,
- при расстоянии в 50 морганид и больше признаки наследуют-
ся независимо, несмотря на то, что локализованы в 1 хромо-
соме.
Лекция 11
Молекулярная генетика
План
1. Этапы развития молекулярной генетики.
2. Генетический код и его свойства.
3. Функционально-генетическая классификация генов.
4. Функциональная активность генов (экспрессия генов).
5. Регуляция экспрессии генов у про - и эукариот.
Молекулярная генетика занимается изучением структурно-функциональной организации генетического аппарата клеток и механизма реализации наследственной информации.