5. Закон гомологических рядов наследственной изменчивости организмов.

При сравнении признаков различных сортов культурных растений и близких к ним диких видов М.И. Вавилов (1887-1943) обнаружил много общих наследственных изменений. Это позволило ему сформулировать 1920 году Закон гомологических рядов наследственной изменчивости:

«Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, изучив ряд форм в пределах одного вида или рода можно предвидеть наличие форм с подобным сочетанием признаков в пределах близких видов или родов».

    Примеры, иллюстрирующие эту закономерность, следующие: у пшеницы, ячменя и овса встречаются белый, красный и черный цвета колоса; у злаковых известны формы с длинными и короткими остьями и др.. Н.И.Вавилов указывал, что гомологичные ряды выходят за пределы родов и даже семей. Короткопалость отмечена у представителей многих рядов млекопитающих: у крупного рогатого скота, овец, собак, человека. Альбинизм наблюдается у всех классов позвоночных животных.

Закон гомологических рядов позволяет предположить возможность появления мутаций, еще неизвестных науке, которые могут использоваться в селекции для создания новых ценных для хозяйства форм. В 1920 году, когда был сформулирован закон гомологических рядов, еще не знали озимой формы твердой пшеницы, но ее существование было предсказуемо, через несколько лет такую ​​форму обнаружили в Туркмении. У злаков (пшеницы, ячменя, овса, кукурузы) существуют голые и пленчатые зерна. Голозерный сорт проса не был известен, но существование такой формы следовало ожидать, и он был найден. В основе гомологических рядов лежит фенотипическое сходство, которое возникает как результат действия одинаковых аллелей того гена, так и действия разных генов, обусловливающих подобные цепи последовательных биохимических реакций в организме.

    Закон гомологических рядов дает ключ для понимания эволюции родственных групп, облегчает поиски наследственных отклонений для селекции, в систематике дает возможность находить новые ожидаемые формы. Закон прямо касается изучения наследственных болезней человека. Вопросы лечения и профилактики наследственных болезней нельзя решить без исследования на животных с наследственными аномалиями, подобными тем, что наблюдаются у человека. Согласно закону, Н. И. Вавилова, аналогичные наследственным болезням человека фенотипы должны встречаться и у животных. Действительно, многие патологические состояния, выявленные у животных, могут быть моделями наследственных болезней человека. Так, у собак наблюдается гемофилия, которая сцеплена с полом. Альбинизм зарегистрирован у многих видов грызунов, кошек, собак, у ряда птиц. Для изучения мышечной дистрофии используются мыши, крупный рогатый скот, лошади, эпилепсии - кролики, крысы, мыши. Наследственная глухота существует у гвинейских свинок, мышей и собак. Пороки строения лица человека, гомологичные «заячьей губе» и «волчьей пасти», наблюдаются в лицевом отделе черепа мышей, собак, свиней. Наследственными болезнями обмена, такими как ожирение и сахарный диабет, болеют мыши. Кроме уже известных мутаций, путем воздействия мутагенных факторов можно получить у лабораторных животных много новых аномалий, подобных тем, которые встречаются у человека.

Контроль знаний и умений:

Выберите верные утверждения для:

  а) комбинационной изменчивости б) мутационной изменчивости:

1. Одной из причин возникновения является кроссинговер.

2. Создает материал для естественного отбора.

3. Возникает внезапно.

4. Связана с явлением гетерозиса.

5. Одной из разновидностей является полиплоидия.

6. Появление новых сочетаний признаков вследствие перекомбинации генов.

7. В результате этой изменчивости может возникать болезнь Дауна.

8.Не приводит к значительным изменениям генотипа, необходимых для возникновения новых видов.

9. Может возникать вследствие независимого расхождения хромосом во время мейоза.

10. Может быть в форме делеций, дупликаций, инверсий, трансляций.

11. Тщательно изучалась Гуго де Фризом.

12. Одной из причин появления является случайное сочетание хромосом во время оплодотворения.

13. Появление новых признаков организма вследствие внезапных изменений структуры наследственных единиц.

14. Причина большого разнообразия живых организмов.

15. Может вызывать нулисомиею, моносомии, трисомия т.д..

Домашнее задание: пересказ конспекта, § 11,12 отвечать на вопросы, Лек.№ 19

Лекция № 20

Тема. Генотип как целостная система. Роль генотипа и среды в формировании фенотипа. Основные закономерности функционирования генов в про-и эукариот. Взаимодействие генов.

Основные понятия и термины: ген, цистрон, рекон, мутон, гистоны, полное доминирование, неполное (промежуточное) доминирование, комплиментарность, эпистаз, полимерия, множественное действие генов, генотип, фенотип, модификация.

План лекции:

1.Ген, его функции. Основные закономерности функционирования генов у про-и эукариот.

2.Взаимодействия генов.

3. Генотип как целостная система.

4.Роль генотипа и среды в формировании фенотипа.

Содержание лекции:

1. Ген, его функции. Ген - единица наследственности (функционально неделимая единица генетического материала) участок молекулы ДНК (у некоторых вирусов - РНК), кодирующий первичную структуру белковой цепи. Термин введен в 1909 году В. Йогансеном. Ген в переводе с греческого - потомок, потомство. Согласно классических представлений, сформировавшихся в 20-х годах, ген составляет единицу мутации, рекомбинации и функции. Сейчас эти положения ревизованы: ген может быть разделен, имеет системную организацию, а потому не может быть одновременно единицей мутации, рекомбинации и функции наследования. Главная функция гена - программирование синтеза ферментных и других белков, осуществляется с участием клеточных РНК, - определяется химическим строением гена.

      В 1957 г. американский генетик Бензер, чтобы подчеркнуть различные аспекты генной функции предложил термины цистрон, рекон, мутон.

Цистрон - генетическая единица биохимической функции, сложное функциональное сочетание нескольких генов, участвующий в передаче наследственной информации о строении полной белковой молекулы. Роль цистрона могут выполнять определенные участки молекулы ДНК. Рекон - наименьшая единица генетической рекомбинации. Представляет собой наименее способный к рекомбинации, структурный элемент гена. Считают, что рекон состоит из одной или нескольких пар мононуклеотидов. Мутон - наименьший участок молекулы ДНК, изменение которой вызывает возникновения генных мутаций. Считают, что мутон состоит из двух нуклеотидов. Закономерности функционирования генов. При изучении наследования отдельных признаков на основе закономерностей, установленных Т. Менделем, мы исходим из того, что развитие каждой из них определяется каким-то одним отдельно взятым геном. Сегодня накоплено много фактов, которые указывают на то, что взаимоотношения между генами и признаками, которые они определяют, имеют более сложный и разнообразный характер. Выяснилось, что один и тот же ген может оказывать влияние на несколько различных признаков, во-вторых, происходит взаимодействие генов, когда один и тот же наследственный признак развивается под влиянием многих из них. Таким образом, фенотипически выражение большинству признаков и свойств организма определяется в онтогенезе взаимодействия генов. Наследственный фактор нельзя рассматривать как зачаток будущего организма, и в организме абсолютной независимости генов друг от друга, как она представлялась Менделю, не существует. Существует сложная связь и взаимодействие генов в системе генотипа при развитии любого признака организма. Взаимодействие генов имеет биохимическую природу. Она основывается на взаимодействии синтезированных под контролем генов белков – ферментов.

Схемы:

1 хромосома - 1 ген -> 1 признак (Т.Мендель)

1хромосома - много генов -> много признаков (Т.Морган)

1 хромосоме - 1 ген -> много признаков (Множественное действие генов)

2 неаллельных гена -> новый признак (комплементарное действие гена)

2 неаллельных гена -> признак (Полимерия)

Вывод. Следовательно, генотип особей каждого вида является целостной системой.