Генетика (стр. 7 )

Р		×
Гаметы Р
		↓
F1

Локализация генов в одной или разных хромосомах определяет возможность образования того или иного числа типов гамет.

Так, у дигетерозиготы с локализацией генов в разных хромосомах, т. е. со свободным комбинированием, может образоваться с одинаковой частотой вероятности четыре возможных типа гамет, а при полном сцеплении — только два родительских типа, и при неполном сцеплении — четыре возможных типа, но доля некроссоверных гамет всегда больше 50%, а доля кроссоверных — всегда меньше 50%, причем доля кроссоверных (материнских и отцовских) гамет равна между собой, как и доля кроссоверных гамет – тоже равна между собой (Ав = аВ, АВ = ав).

Например:

Особи, которые образуются из гамет Ав и аВ называются кроссоверными или рекомбинантными и их процент от общего числа полученного потомства и определяет расстояние между генами.

Изучая этот раздел, следует внимательно рассмотреть механизм определения пола и наследования признаков, сцепленных с полом, поскольку это были первые генетические опыты Т. Моргана, которые экспериментально доказали локализацию генов в хромосомах, а также рассмотреть построение генетических и цитологических карт и их значение.

Вопросы для самопроверки

1. Хромосомный механизм определения пола.

2.  Наследование признаков, сцепленных с полом.

3.  Основные положения хромосомной теории наследственности.

4. Сцепленное наследование, число групп сцепления.

5. Кроссинговер, механизм перекреста и обмена гомологичных хромосом в профазе редукционного деления.

6. Линейное расположение генов и частота кроссинговера.

7.  Расщепление гибридов в F2 при независимом комбинировании генов, полном и неполном сцеплении.

8.  Генетические и цитологические карты хромосом, их значение.

5. Биохимические и молекулярные основы генетики

Содержание темы: Доказательства участия ДНК в явлениях наследственности и изменчивости. Трансформация, трансдукция. ДНК и РНК-содержащие вирусы. Ретровирусы. Химический состав, структура и функции нуклеиновых кислот. Синтез ДНК in vitro. Репликация ДНК. Генетический код и его свойства. Биосинтез белка в клетке. Механизмы регуляции биосинтеза белка по Жакобу и Моно. Современное представление о строении гена.

Цель и задачи темы: По данным, полученным исследователями, показать, что ДНК является основным материальным носителем наследственной информации, раскрыть структуру и функции нуклеиновых кислот, репликацию ДНК, транскрипцию и трансляцию, генетический код, синтез белка в клетке и его регуляцию, современное представление о гене, задачи и проблемы генетической инженерии.

Проработав тему, надо знать и уметь:

—  описать строение нуклеотида;

—  описать строение молекулы ДНК и объяснить, почему число аденина в молекуле ДНК равно числу тимина, а число гуанина равно числу цитозина;

—  знать функции нуклеиновых кислот, описать их локализацию в клетке, а также описать ДНК и РНК вирусов и фагов.

—  построить последовательность нуклеотидов в одной из цепей молекулы ДНК по предлагаемой последовательности нуклеотидов второй цепи этой же молекулы;

—  описать генетический код и его свойства и объяснить;

—  определить комплементарную нуклеотидную последовательность матричной РНК, исходя из данных кодирующей цепи ДНК, а также построить полипептидную цепь, пользуясь таблицей кодонов;

—  охарактеризовать роль ДНК, транспортной РНК, рибосом и аминокислот в процессе белкового синтеза;

— перечислить этапы белкового синтеза на уровне рибосом;

—  .рассказать, как регулируется биосинтез белка по Жакобу и Моно;

—  рассказать, какие задачи и проблемы стоят перед генетической инженерией.

Теоретическая часть. В предыдущих разделах вы уже познакомились с составом и строением хромосом. Хромосомы в основном состоят из нуклеопротеидов, преимущественно из дезоксирибонуклеопротеидов (ДНП). В состав ДНП входят дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и белки.

Молекула ДНК, по Уотсону и Крику, полинуклеотид и состоит из двух длинных цепей нуклеотидов, которые образуют структуру, напоминающую винтовую лестницу. Молекула с такой структурой является двойной спиралью. В состав нуклеотида каждой из цепей входит остаток фосфорной кислоты (фосфат), пентозный сахар — дезоксирибоза и азотистые. основания, представленные производными пуринов — аденином и гуанином (А и Г) и пиримидинов — тимином и цитозином (Т и Ц).

Согласно правилу Чаргаффа содержание пуринов в ДНК всегда равно содержанию пиримидинов. В пределах пуриновой группы содержание аденина и гуанииа может быть различно, так же, как в пределах пиримидинов содержание тимина и цитозина.

Пуриновые и пиримидиновые основания одной цепи ДНК образуют водородные связи с пиримидиновыми и луриновыми основаниями комплементарной цепи. Комплементарнрсть их заключается ib том, что в цепи всегда против тимина расположен аденин, а против гуанина — цитозин.

ДНК является носителем наследственной информации, которая записана в ней генетическим кодом на основе четырех типов мононуклеотидов.

Смысловой единицей кода является триплет, состоящий из трех расположенных последовательно в цепи ДНК нуклеотидов. Генетический код вступает в силу в процессе трансляции — синтеза белка. Триплет кодирует одну аминокислоту и называется кодоном.

Информационное значение имеет порядок чередования нуклеотидов, содержащих разные азотистые основания. Учитывая, что в цепи ДНК в среднем около 10000 нуклеотидных единиц, то число молекул, различающихся по порядку чередования оснований, выразится величиной 410000. На основе такого большого многообразия может быть записан практически любой объем генетической информации.

Рассматривая реализацию генетической информации в процессе биосинтеза белков, следует выяснить сущность транскрипции и трансляции. Генетическая информация о белках: сосредоточена в хромосомах ядра клетки, а синтез белков осуществляется в рибосомах цитоплазмы. Поэтому информация с ядра должна поступить в цитоплазму. Для этого ДНК с помощью ферментов строит на участках своей смысловой цепи информационную РНК (процесс транскрипции). Затем молекулы и-РНК переходят в цитоплазму и передают информацию гена о последовательности аминокислот в молекуле белка на рибосому (процесс трансляции). Следует изучить схему белкового синтеза и характер регуляции биосинтеза белков в клетке.

Следует рассмотреть подробно современное представление о гене, о реализации генотипа в онтогенезе, вопросы генетической инженерии.

Вопросы для самопроверки

1. ДНК — материальный носитель наследственной информации.

2. Биосинтез белка в клетке.

3. Транскрипция и трансляция.

4. Генетический код и его свойства.

5. Регуляция белкового синтеза.

6. Строение и функции гена.

7. Химический и ферментативный синтез генов. Выделение генов.

8. Современное представление о гене.

9. Генетическая инженерия.

6. Нехромосомная наследственность

Содержание темы: Особенности наследования признаков, контролируемых плазмогенами. Пластидная и митохондриальная наслдственность. Цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС). Практическое использование для получения гибридных семян.

Цель и задачи темы. Раскрыть роль в наследственности организмов, кроме ядерных, также и других генов, .находящихся в цитоплазме — плазмагенов, входящих в самовоспроизводящиеся органоиды цитоплазмы (пластиды и митохондрии) и показать молекулярные основы цитоплазматической наследственности, особенности наследованная признаков, контролируемых плазмагенами, пластидную наследственность, цитоплазматическую мужскую стерильность и ее использование.

Проработав тему, необходимо знать и уметь:

- объяснить схему наследственного материала клетки по Джинксу;

- доказать роль ядра и цитоплазмы в наследственности;

- доказать явление цитоплазматической наследственности;

- найти связь между генетическим аппаратом пластид, митохондрий и цитоплазмы и пестролистностью, явлением фотосинтеза, процессов дыхания и др.;

- объяснить практическое использование ЦМС, пластидной наследственности.

Теоретическая часть. Как уже отмечалось, основной наследственный материал эукариот сосредоточен в генах хромосом, т. е. в ядре клетки. Поэтому гены эукариот, локализованные в хромосомах, называют ядерными генами. Но чаще применяют термин «ген» без прилагательного и подразумевается при этом ядерный ген.

Однако еще в 1908—1909 гг. Корренсом и Бауром было установлено, а в наше время подтверждено, что небольшая часть наследственного материала содержится и в цитоплазме. Гены, расположенные в цитоплазме, называют цитоплазматическими генами, или плазмагенами.

В роли генетических элементов цитоплазмы выступают небольшие, подобно бактериальным, кольцевые хромосомы, которые находятся в пластидах и митохондриях, а также генетический аппарат внутриклеточных паразитов и симбионтов (простейших, бактерий, вирусов).

Поскольку у высших растений (и животных) цитоплазма зиготы происходит в основном от женской гаметы (яйцеклетки), то и обусловленные плазмагенами признаки передаются наиболее часто по материнской линии, как у кукурузы и других растений. Есть и второй тип передачи плазмагенов — от обоих родителей, но с необычным, неменделевским расщеплением потомства (у энотеры).