05. Сцепленное наследование генов и кроссинговер

Сцепленное наследование генов

После от­кры­тия мен­де­лев­ских за­ко­но­мер­но­стей уче­ные об­ра­ти­ли вни­ма­ние на то, что су­ще­ству­ют такие пары генов, на­сле­до­ва­ние ко­то­рых не под­чи­ня­ет­ся за­ко­но­мер­но­стям Мен­де­ля.

Мен­дель по­ла­гал, что у ди­ге­те­ро­зи­гот АаВв (рис. 1) об­ра­зу­ет­ся 4 типа гамет: АВ, Ав, аВ и ав.

Об­ра­зо­ва­ние этих гамет рав­но­ве­ро­ят­но, что и легло в ос­но­ву от­кры­тия тре­тье­го за­ко­на Мен­де­ля – за­ко­на неза­ви­си­мо­го рас­щеп­ле­ния при­зна­ков. Од­на­ко в ходе ряда экс­пе­ри­мен­тов уче­ные уста­но­ви­ли, что су­ще­ству­ют такие пары при­зна­ков, у ко­то­рых два типа гамет встре­ча­ют­ся чаще, чем дру­гие два типа гамет.

Рас­смот­рим это на кон­крет­ном при­ме­ре (рис. 2).

У ма­лень­ких пло­до­вых мушек дро­зо­фил – из­люб­лен­но­го объ­ек­та ге­не­ти­ков – ген А от­ве­ча­ет за серое тело, ре­цес­сив­ный ген а – за чер­ную окрас­ку тела, до­ми­нант­ный ген В – за раз­ви­тие длин­ных кры­льев, а ре­цес­сив­ный ген в – за нераз­ви­тые кры­лья, то есть кры­лья оста­ют­ся в за­ча­точ­ном со­сто­я­нии.

При скре­щи­ва­нии двух ге­те­ро­зи­гот, ко­то­рые имеют серое тело, длин­ные кры­лья и ге­но­ти­пы АаВв, в пер­вом по­ко­ле­нии по­лу­ча­ют три тела, име­ю­щих серое тело и длин­ные кры­лья, а также один ор­га­низм, име­ю­щий чер­ное тело и за­ча­точ­ные кры­лья (рис. 3).

В даль­ней­шем ге­не­ти­ки об­ра­ти­ли вни­ма­ние на то, что при­зна­ков в ор­га­низ­ме зна­чи­тель­но боль­ше, чем хро­мо­сом, в ко­то­рых эти при­зна­ки ло­ка­ли­зо­ва­ны. Они сде­ла­ли вывод о том, что, ви­ди­мо, в одной хро­мо­со­ме рас­по­ла­га­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ство генов. Гены, рас­по­ло­жен­ные в одной хро­мо­со­ме, об­ра­зу­ют еди­ную груп­пу – сцеп­ле­ние, и на­сле­ду­ют­ся чаще всего вме­сте (рис. 4).

Эта за­ко­но­мер­ность была уста­нов­ле­на аме­ри­кан­ским ге­не­ти­ком То­ма­сом Ген­том Мор­га­ном в на­ча­ле 20-х гг. про­шло­го века. Сле­до­ва­тель­но, если гены лежат в одной хро­мо­со­ме, зна­чит, и на­сле­до­вать­ся они будут вме­сте (рис. 5).

D – ген, обо­зна­ча­ю­щий серое тело; d – чер­ное тело; F – длин­ные кры­лья; f – за­ча­точ­ные кры­лья.

В ре­зуль­та­те та­ко­го скре­щи­ва­ния у нас по­лу­ча­ет­ся три ор­га­низ­ма, име­ю­щих серое тело и длин­ные кры­лья, и один ор­га­низм, име­ю­щий чер­ное тело и за­ча­точ­ные кры­лья.

Кроссинговер

Ге­не­ти­ки об­ра­ти­ли вни­ма­ние на то, что в потом­стве таких мушек все равно по­яв­ля­ют­ся ор­га­низ­мы с серым телом и за­ча­точ­ны­ми кры­лья­ми, а также с чер­ным телом и длин­ны­ми кры­лья­ми. Объ­яс­не­ние этому на­шлось при изу­че­нии де­ле­ния кле­ток – этот про­цесс носит на­зва­ние «мейоз».

В про­фа­зе 1 мей­о­за на­блю­да­ет­ся яв­ле­ние конъ­юга­ции или сбли­же­ния хро­мо­сом, за ко­то­рым может по­сле­до­вать крос­син­го­вер – обмен участ­ка­ми го­мо­ло­гич­ных хро­мо­сом (рис. 6).

В ре­зуль­та­те об­ра­зу­ют­ся крос­со­вер­ные га­ме­ты. Ор­га­низ­мы, ко­то­рые воз­ни­ка­ют в ре­зуль­та­те сли­я­ния таких крос­со­вер­ных гамет, носят на­зва­ние «ре­ком­би­нант­ные ор­га­низ­мы». Так как крос­син­го­вер про­ис­хо­дит не после каж­дой конъ­юга­ции, то и ко­ли­че­ство крос­со­вер­ных гамет зна­чи­тель­но мень­ше ко­ли­че­ства некрос­со­вер­ных гамет, со­от­но­ше­ние при­мер­но 20 к 80 %.

В ходе экс­пе­ри­мен­та То­ма­су Генту Мор­га­ну уда­лось до­ка­зать, что ча­сто­та крос­син­го­ве­ра между ге­на­ми прямо про­пор­ци­о­наль­на рас­сто­я­нию между ними в хро­мо­со­ме, то есть можно ска­зать, что чем даль­ше гены на­хо­дят­ся друг от друга в хро­мо­со­ме, тем чаще между ними про­ис­хо­дит крос­син­го­вер.

Это от­кры­тие поз­во­ли­ло ла­бо­ра­то­рии То­ма­са Мор­га­на раз­ра­бо­тать метод, поз­во­ля­ю­щий по­стро­ить хро­мо­сом­ные карты, то есть ука­зы­вать ме­сто­на­хож­де­ние генов в хро­мо­со­ме для раз­лич­ных ор­га­низ­мов.

Заключение

Хро­мо­сом­ные карты созданы прак­ти­че­ски для всех сель­ско­хо­зяй­ствен­но важ­ных жи­вот­ных и рас­те­ний, ра­бо­та в этом на­прав­ле­нии до сих пор про­дол­жа­ет­ся, хотя ге­не­ти­ки уже поль­зу­ют­ся не толь­ко ме­то­дом ги­бри­ди­за­ции, но и дру­ги­ми до­ступ­ны­ми им со­вре­мен­ны­ми ме­то­да­ми ге­не­ти­ки.

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – Дрофа, 2009.

2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/ Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005

3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Polnaja-jenciklopedija.ru (Источник). 

2. Cribs.me (Источник). 

3. Biorepet-ufa.ru (Источник). 

Домашнее задание

1. Какие пары генов не подчиняются законам Менделя?

2. В чем закономерность генов, лежащих в одной хромосоме?

3. Что такое кроссинговер?