Учебник для 9 класса

Биология

§ 25. Наследование признаков у организмов

Вспомните, что такое ген. В чем состоит функция генов? Как реализуется наследственная информация на молекулярно-генетическом уровне организации жизни? Какие процессы происходят в мейозе?

Один из основных признаков живого — наследственность. Это способность организма сохранять и передавать свои признаки и особенности развития из поколения в поколение, т. е. по наследству. Благодаря этому свойству каждый вид организма сохраняет определенную наследственную информацию.

Передача наследственных признаков происходит при размножении. При бесполом размножении передача идет через неполовые клетки: тогда признаки потомков оказываются такими же, как и у материнского организма. При половом размножении наследственная информация передается через половые клетки — мужские и женские гаметы. Какие же признаки будут у потомков — отцовские или материнские, каков механизм проявления признаков? На такие вопросы дает ответы генетика (от греч. генезис — происхождение) — наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов.

Наследственная программа организма. Носителями наследственной информации служат молекулы ДНК, сосредоточенные в хромосомах. В процессе деления они переходят в новые клетки. Но эти клетки не содержат готовых признаков, или фенов (от греч. файно — явный), а несут только структурные задатки возможных признаков в виде генов. Материальной основой наследственности, определяющей развитие признака, является ген — участок молекулы ДНК. Он же служит единицей измерения такого биологического явления, как наследственности.

Наследственная программа организма реализуется по схеме:

ГЕН -> БЕЛОК -> ПРИЗНАК (ФЕН)

Совокупность всех наследственных признаков — генов организма, полученных от обоих родителей, называют генотипом (от греч. ген и типос — отпечаток, форма). Однако не все полученные по наследству признаки проявляются у организма. Так, потомки по одним признакам могут быть похожи на одного родителя, а по другим — на другого. Иногда проявляются даже признаки, свойственные более далеким предкам. Совокупность внутренних и внешних признаков, которые проявляются у организма в процессе его индивидуального развития, называют фенотипом (от греч. файно и типос — отпечаток, форма).

Многочисленные эксперименты показали, что в гомологичных хромосомах находятся гены, регулирующие развитие одних и тех же признаков. Парные гены, отвечающие за проявление какого-либо одного признака, расположены в одних и тех же участках гомологичных хромосом. Например,тены цвета волос, глаз, формы уха у всех людей находятся в одинаковых участках и хромосомах. Гены принято обозначать буквами латинского алфавита: А, а. В, Ь, С, с и т. д.

Парные гены могут нести одинаковые или противоположные качества одного признака. Например, гены могут отвечать за признаки темной или светлой окраски волос, голубых или карих глаз, желтой или зеленой окраски семян гороха, красной или белой окраски цветков львиного зева и др. (рис. 104). Если парные гены несут одинаковые качества признака, то их обозначают двумя одинаковыми заглавными или строчными буквами (АА или аа). Если же парные гены несут разные качества признака, то их обозначают одной заглавной и одной строчной буквой (Аа), причем на первом месте всегда записывается заглавная буква.

Рнс. 104. Наследственные признаки растений: 1 — красные (АА) и белые (аа) цветки львиного зева; 2 — желтые (АА, Аа) и зеленые (аа) семена гороха

Организм, имеющий одинаковые гены в гомологичных хромосомах (АА или аа), называют гомозиготой (от греч. гомо — одинаковый, равный). Организм, имеющий разные качества одного гена в гомологичных хромосомах (Аа), т. е. несущий противоположные признаки, называют гетерозиготной (от греч. «гетеро» — разный).

Наблюдения показывают, что одни признаки в природе проявляются чаще других. Например, у шиповника чаще встречаются цветки с розовой окраской венчика, а с белой окраской бывают реже. Однако на кустах с белыми цветками никогда не встречаются розовые цветки. Другим примером служит проявление окраски семян у гороха. У одного сорта гороха семена имеют только желтую окраску, а у другого — только зеленую. Горох — самоопыляющееся растение, поэтому окраска его семян проявляется стабильно у каждого из сортов. Но если скрестить между собой два сорта, то все горошины оказываются только желтыми.

Экспериментальные исследования характера проявления противоположных признаков позволили установить, что при скрещивании организмов одни признаки из пары проявляются чаще других. Преобладающий признак, который проявляется всегда, как в гомозиготном, так и в гетерозиготном состоянии, называют доминантным (от лат. доминантус — господствующий). Доминантный признак принято обозначать заглавными буквами: А, В, С я т. д. (рис. 105).

Рис. 105. Некоторые доминантные и рецессивные признаки человека: 1 — свободная (АА, Аа) мочка уха; 2 — сросшаяся (аа) мочка уха; 3 — умение свертывать язык в трубочку (Аа. Аа)

Подавляемый признак проявляется только в гомозиготном состоянии, при наличии двух одинаковых по качеству генов. Такой признак называют рецессивным (от лат. рецессус — отступление, отклонение), а ген обозначают соответствующей строчной буквой: а, Ь, с и т. д. В гетерозиготном состоянии рецессивный признак может полностью или частично подавляться доминантным.

Рис. 106. Плодовая мушка дрозофила и ее хромосомы

Хромосомная теория наследственности. Изучение процесса мейоза позволило установить связь между передачей наследственных свойств организмов и образованием половых клеток. Мейоз обеспечивает появление в гаметах разнообразной по качеству генетической информации. Это связано с особым поведением хромосом при мейозе, обнаруженном в результате скрещивания.

Рис. 107. Томас Хант Морган (1866—1945)

В 1912 г. на основании изучения дрозофил (рис. 106) американский ученый Томас Хант Морган (рис. 107) сформулировал хромосомную теорию наследственности. Основные ее положения следующие:

• единицей наследственной информации является ген, который расположен в хромосоме;
• каждая хромосома содержит множество генов; они располагаются в ней линейно, т. е. в определенной последовательности друг за другом;
• гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются организмом совместно, или сцепленно и образуют группу сцепления;
• число групп сцепления генов равно числу пар гомологичных хромосом организма;
• сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера, что увеличивает число комбинаций генов в гаметах организма;
• в процессе мейоза гомологичные хромосомы попадают в разные гаметы, негомологичные хромосомы расходятся произвольно, независимо друг от друга.

Упражнения по пройденному материалу

1. Дайте определение наследственности. Что изучает генетика? Приведите определения основных генетических терминов.
2. В чем отличие генотипа организма от его фенотипа?
3. Можно ли определить генотип отдельной особи только на основании внешних признаков? В каких случаях? Ответ поясните.
4. Почему гены в организме парные? Сохраняется ли эта особенность в организмах с одинарным набором хромосом?
5. Какие особенности поведения хромосом в мейозе лежат в основе хромосомной теории наследственности?
6. Перечислите основные положения хромосомной теории наследственности.
7. Определите, сколько типов гамет будут давать особи с генотипом АА, Bb, AAcc, AaCc.
8. Запишите схему скрещивания двух особей с генотипами АА и аа, используя следующую генетическую символику: Р — родительские особи; G — гаметы родителей; F — потомство от скрещивания.