Генетика. Основные методы исследования в генетике

Наследственность - присущее всем организмам свойство воспроизведения сходного с родительским типом облика веществ и связанных с ним структур, морфологии и функции, основанное на передаче потомству материальных факторов, определяющих развитие признаков организма в конкретных условиях среды.

Наука о наследственности - генетика (от греч. genes - «нечто возникающее и развивающееся») изучает не только механизмы передачи наследственных признаков, но также и цепь процессов, которые ведут к их проявлению в течение жизни человека. Основоположник генетики - чешский естествоиспытатель Г. Мендель.

Наследственность всегда сопровождается изменчи­востью признаков. При размножении организмов наряду с сохранением одних признаков изменяются другие.

Основные методы исследования:

1) гибридологический анализ: использование системы скрещиваний для установления характера наследования признаков и генетических различий изучаемых организмов.
Гибридологический анализ, дополненный после работ Г. Менделя рядом специфических методов и приемов ис­следования наследственности, вошел в качестве важней­шей составной части в генетический анализ – основной метод генетики;

2) цитологический метод - изучение структур клеток в связи с размножением организмов и передачей наслед­ственной информации. На основе этого метода при ис­пользовании новейших способов изучения хромосомных структур возникла новая наука - цитогенетика;

3) онтогенетический метод - используется для изуче­ния действия генов и проявления их в индивидуальном развитии организмов - онтогенезе в разных условиях внешней среды;

4) статистический метод, с помощью которого изу­чают статистические закономерности наследственности и изменчивости организмов.

Условные обозначения

Р - родительская форма (от лат. parent - «родитель»);

F - гибридное поколение (отлат. «дети»);

F₁ - гибриды первого поколения (потомство, полу­ченное от скрещивания родительских форм);

F₂ - гибриды второго поколения (потомство, полу­ченное при скрещивании гибридов F между собой);

♀ - материнская особь (зеркало древнеримской богини Венеры);

♂ - отцовская особь (щит и копье древнеримского бога Марса);

X - скрещивание.

Гибридологический метод

Гибридологический анализ (метод) требует соблю­дения следующих условий:

1) родительские формы должны принадлежать к од­ному виду и размножаться половым способом;

2) родительские формы должны быть гомозиготными (имеют в зиготе только доминантный или рецессивный ген) по изучаемым генам (признакам);

3) родительские формы должны различаться по изу­чаемым генам (признакам);

4) родительские формы скрещиваются один раз, затем гибриды первого поколения (F,) самоопыляют или скре­щивают между собой для получения гибридов второго поколения (F₂);

5) в первом и втором поколении гибридов проводят строгий количественный учет особей, имеющих изуча­емый признак;

6) для оценки степени соответствия фактически по­лученного числа особей в определенных фенотипических классах теоретически ожидаемому используют критерий соответствия Пирсона.

Гибридологический анализ позволяет:

1)установить количество генов, контролирующих изучаемые признаки;

2)определить наличие и тип неаллельного взаимодей­ствия генов;

3)установить сцепление генов;

4)определить расстояние между сцепленными генами;

5)установить сцепленное с полом или ограниченное полом наследование;

6)определить генотипы изучаемых родительских форм.

Гибридологический анализ предполагает скрещивание

особей, различающихся по одной, двум или нескольким парам альтернативных признаков. Такие скрещивания соответственно называются моногибридными (одна пара альтернативных признаков), дигибридными (две пары альтернативных признаков), полигибридными (более двух пар альтернативных признаков).

Законы Менделя

Результаты моногибридного скрещивания были обобщены Менделем в трех положениях:

Первый закон Менделя (закон единообразия): все гиб­риды первого поколения единообразны по генотипу и фенотипу.

Второй закон Менделя (закон расщепления): все гиб­риды второго поколения расщепляются по фенотип и генотипу. При моногибридном скрещивании расщепле­ние F₂ по генотипу происходит в отношении 1:2:1, по фенотипу 3:1 (при полном доминировании) или 1:2:1 (при неполном доминировании признака). При дигибридном скрещивании расщепление F₂ по фенотипу и генотипу является результатом произведения числовых отношений по каждой из аллельных пар:

по генотипу:

(1 :2: 1) ((1:2: 1)=1 : 2 : 1 : 2 :4: 2 : 1 : 2 : 1;

по фенотипу:

(3 : 1) ((3 : 1) = 9:3 : 3: 1 (при полном доминировании обоих признаков);

(3 : 1) ((1:2: 1) = 3:6: 3:3:2: 1 (при полном домини­ровании одного и неполном доминировании другого при­знака);

(1 : 2 : 1) ((1 : 2 : 1) = 1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 : 2 : 1 (при неполном доминировании обоих признаков).

Третий закон Менделя (закон независимого комбини­рования): разные пары признаков, гены которых находятся в негомологичных хромосомах, наследуются независимо друг от друга, в результате чего у гибридов возникают новые комбинации признаков, отсутствующие у родительских форм.

Гипотеза чистоты гамет: каждая гамета содержит только один наследственный фактор (аллельный ген) из пары. При образовании гибридов наследственные факторы не смеши­ваются, а сохраняются в неизменном виде. Гибридологи­ческим методом можно изучать наследование не только двух, но и трех и многих пар альтернативных признаков Осуществляемые при этом скрещивания будут соответ­ственно называться тригибридными и полигибридными.