19. Закономерности наследственности и изменчивости

Основные генетические понятия

Наследственность – это способность живых организмов передавать неизменными свои признаки в поколениях.

Изменчивость – способность живых организмов приобретать признаки, отличающие их от родителей.

В середине XIX века ученые предположили в клетке наличие материального носителя наследственной информации о признаках (рис. 1), этот носитель получил название ген.

Современная формулировка: ген – участок ДНК, кодирующий матричную РНК, содержащую информацию о первичной последовательности одного полипептида, или кодирующий функциональную РНК – рибосомальную, транспортную и другие.

Каждый ген имеет свою позицию в хромосоме, так называемый локус (рис. 2).

Диплоидный организм (человек) содержит удвоенный набор хромосом, одна из которых поступает из материнского организма, а другая из отцовского, таким образом, в клетке имеется по две копии каждого гена (рис. 3).

Соответственно, в организме может быть одновременно два варианта генов, расположенных в одинаковых локусах гомологичных хромосом, такие варианты генов называются аллелями.

Организм, содержащий одинаковые аллели, называется гомозиготным, а содержащий разные аллели – гетерозиготным.

Законы наследственности Менделя

Потомки получают признаки от своих родителей в соответствии с основными законами наследования.

1-й закон Менделя. Закон единообразия гибридов первого поколения

При скрещивании двух гомозиготных организмов, которые отличаются одной парой признаков, все первое поколение будет единообразным по фенотипу и генотипу.

                P  AA x aa

                F1 Aa

2-й закон Менделя. Закон расщепления

При скрещивании двух гетерозиготных организмов у потомков наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3 : 1 и по генотипу в соотношении 1 : 2 : 1.

                 P Aa x Aa

                 F1 1AA : 2Аа : 1аа

3-й закон Менделя. Закон независимого наследования признаков при дигибридном скрещивании:

При скрещивании гомозиготных особей, которые отличаются двумя и большим количеством пар независимых признаков, фиксируют комбинирование признаков.

                  P AaBb x AaBb

                  F1 9AB : 3Abb : 3aaB : 1aabb

Нередко независимые признаки могут наследоваться вместе, это происходит, если соответствующие гены находятся в одной хромосоме, такое наследование называется сцепленным.

Изменчивость

Изменчивость (рис. 4) требуется для лучшей приспособляемости к изменчивым факторам среды. Выделяют наследственную и модификационную изменчивость. Модификационная изменчивость не наследуется. Наследственная изменчивость может быть обусловлена половым процессом, тогда она будет называться комбинативной. 

Основное предназначение разделения полов – это и есть обеспечение комбинативной изменчивости.

Второй тип наследственной изменчивости – мутационная. Мутация – это нарушение нуклеотидной последовательности молекулы ДНК – носителя генетической информации. Мутации возникают случайно и ненаправленно, чаще всего они не приносят пользы организму, а оказываются губительными. Иногда мутации приводят к остро необходимым изменениям, такие особи получают конкурентное преимущество, и заменившийся признак закрепляется в потомстве.

Комбинативная и мутационная изменчивость создают основу для естественного отбора. Модификационная изменчивость не закрепляется в потомстве, она представляет собой колебания значения признака в некоторых рамках (рис. 5), чаще всего модификациям подвержены количественные признаки – рост, вес, плодовитость.

Листовые пластины могут в зависимости от условий среды достигать разных размеров, но эти размеры будут ограничены так называемой нормой реакции. Норма реакции обусловлена генетически и наследуется.

Аналогично цвет кожи европейца в зависимости от загара может меняться от молочно-белого до смуглого.

Величина модификационной изменчивости важна только для удобства конкретной особи, потомству она не передается, поэтому роль модификационной изменчивости в эволюционном процессе невелика.  

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И.  Биология 11 класс. Общая биология. Профильный уровень. – 5-е издание, стереотипное. - Дрофа, 2010.

2. Беляев Д.К. Общая биология. Базовый уровень. – 11 издание, стереотипное. – М.: Просвещение, 2012.

3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Общая биология, 10-11 класс.-  М.: Дрофа, 2005.

4. Агафонова И. Б., Захарова Е. Т., Сивоглазов В. И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – Дрофа, 2010. 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет портал «prirodakem.narod.ru» (Источник)

2. Интернет портал «побиологии.рф» (Источник)

Домашнее задание

1. Назовите основные генетические понятия.

2. По каким законам Менделя мы получаем признаки от своих родителей?

3. Что такое изменчивость и из каких видов она состоит?