Перекрест гомологичных хромосом. Сцепленное наследование. Нарушение сцепления. Перекрест хромосом

Закон Моргана.

Закон независимого распределения генов справедлив, если рассматриваемые гены входят в разные хромосомы в гамете (и соответственно в разные пары гомологичных хромосом в соматической клетке). Если же гены попадают в одну и ту же хромосому, то они должны наследоваться вместе. Именно этим и объясняется открытое и исследованное американским биологом Т. Морганом отклонение от второго закона Менделя, наблюдаемое всякий раз, когда рассматриваемые признаки определяются сцепленными генами, т.е. генами, входящими в одну и ту же хромосому. Совместное наследование сцепленных генов получило название закона Моргана.

Томас Хант Морган (1866 - 1945) является основателем хромосомной теории наследственности. Используя представления о хромосомах, он не только обосновал законы Менделя, но также указал условия их применимости и, кроме того, получил ряд новых важных результатов. К таким новым результатам следует отнести не только закон Моргана, но и открытое Морганом явление перекреста хромосом.

Явление перекреста хромосом.

Исследуя передачу по наследству признаков, определяемых сцепленными генами, Морган обнаружил, что сцепление не является абсолютным: среди гибридов второго поколения наблюдаются особи, у которых часть сцепленных генов унаследована от родителя, а остальные - от другого. Выполнив исследования на плодовой мушке дрозофиле, Морган нашел объяснение этому факту. Он обнаружил, что процесс образования плодовых клеток в организме (этот называют мейозом) начинается со своеобразного «прощального танца» гомологичных хромосом.

Представьте себе две вытянувшиеся гомологичные хромосомные нити, которые, перед тем как разойтись в разные гаметы, тесно прильнули друг к другу (каждый ген к соответствующему гену) и затем несколько раз закрутились вокруг самих себя. Это закручивание хромосом, или, иначе, взаимный перекрест, приводит к тому, что внутриклеточные силы, призванные разделить хромосомы, оттащить их друг от друга, разрывают хромосомы.

Место разрыва случайным образом меняется от одной пары перекрещенных хромосом к другой. В результате разрыва в одну гамету отправляется не целая хромосома, а взаимодополняющие друг друга части обеих гомологичных хромосом; другие части этих хромосом отправляются в другую гамету. Этот процесс показан схематически на рисунке 6.5. подчеркнем, что в момент разрыва соответствующие гены обеих хромосом (речь идет об аллелях) непосредственно контактируют друг с другом. Поэтому, где бы ни произошел разрыв, аллель из одной хромосомы отправиться в другую гамету, а аллель из хромосомы в другую гамету. Одним словом, не получиться так, чтобы в какой-то гамете не оказалось ни одного аллеля рассматриваемого гена. Все это можно представить так, как если бы «танцующие» пары хромосом перед расставанием обменялись друг с другом какими-то частями, причем обязательно соответствующими частями. В конечном счете в каждой образовавшейся гамете все равно окажется полный набор типов генов, присущий данной хромосоме. При этом произойдет случайное перекомбинирование отцовских и материнских аллелей.

В явление перекреста хромосом существенную роль играет случай. Случайно место разрыва в той или иной паре хромосом, а следовательно, случайна перекомбинация родительских аллелей.

Увеличивая поле действия случайного, явление перекреста хромосом способствует внутривидовому развитию, создавая дополнительные возможности перетасовки родительских генов. В то же время это явление как бы оберегает вид от возможных случайных генетических «посягательств» на него. Допустим, сто произошло случайное скрещивание особей двух разных видов и появились гибриды. У этих гибридов в каждой гомологической паре будут объединены хромосомы, весьма отличающиеся одна от другой по своей генной структуре (ведь эти хромосомы взяты от родителей, относящиеся к разным видам!). когда наступит время формирования половых клеток, такие хромосомы не могут вследствие существенных взаимных различий исполнить совместный «прощальный танец». В результате не смогут образовываться гаметы, а следовательно, и появятся гибриды второго поколения. Вот почему мулы (гибрид лошади и осла) не имеют потомства.

1. Назначение пособия

Пособие предназначено для использования в качестве демонстрационного материала в средней общеобразовательной школе в курсе общей биологии. Также данное пособие можно использовать в ВУЗах, на занятиях по генетике. Модель предназначена для изучения процесса перекреста хромосом (кроссинговера).

2. Устройство пособия

Пособие включает в себя 18 карточек с изображениями мух-дрозофил, которые отличаются двумя признаками: цветом тела и величиной крыльев, изображениями хромосом, в которых присутствуют две пары генов, отвечающие за данные признаки и карточками, на которых обозначено процентное содержание особей с разными признаками в потомстве.

Все карточки покрыты матовой антибликовой ламинирующей пленкой и снабжены магнитным креплением, позволяющим монтировать приведенную ниже схему на магнитной доске или экране.

Комплектация

• Карточки с изображениями мух дрозофил - 6 шт. (№ Е1-Е4)
• Карточки с изображениями хромосом - 8 шт. (№ Е5-Е10)
• Карточки с обозначением процентного содержания особей с различными признаками в потомстве - 4 шт. (Е11-Е12)
• Схема сборки модели

  3. Методика работы с моделью

Объяснить учащимся понятие "сцепленные гены", объяснить форму записи.

• Для выяснения закономерностей наследования сцепленных генов необходимо рассмотреть скрещивание на плодовой мушке дрозофиле. У дрозофилы сцеплены, т.е. находятся в одной хромосоме гены, определяющие цвет тела и длину крыльев.

  Введем обозначения для двух пар аллельных генов: доминантная аллель D - длинные крылья, рецессивная аллель d - короткие (зачаточные) крылья. Доминантная аллель G - светлое тело, рецессивная аллель g - темное тело.

  Запишем скрещивания:

  Самка: серое тело, длинные крылья Х самец: черное тело, короткие крылья

  Генотипы: DG// dg dg //dg гетерозиготны гомозиготны Группы сцепления: DG и dg dg

  Карточки монтируются поэтапно, сначала размещаются фенотипы и генотипы родителей, затем показывается, что в генотипе самки (изображенной слева) произошел перекрест хромосом, и в конце монтируются карточки, изображающие потомство.

Прикрепить к доске две карточки на одном горизонтальном уровне: серые мухи с длинными крыльями (самки) и черные мухи с короткими крыльями (самцы). Рядом с карточками с изображением мух разместить соответственно карточки с изображением хромосом (Е5 - рядом с карточкой самки, Е6 - рядом с карточкой самца). Обратить внимание на графическое изображение хромосом мух. У черного гомозиготного самца с короткими крыльями две одинаковые по цвету хромосомы. В каждой из них находится пара рецессивных сцепленных генов: dg и dg. У светлой гетерозиготной самки с длинными крыльями одна хромосома такая же, как у самца. В ней сцеплены гены dg. Вторая хромосома выделена красным цветом. В ней находится пара доминантных генов. Светлый цвет тела определяет ген G, длинные крылья - ген D, эти гены сцеплены DG. У самки гены DG и dg находятся в гомологичных хромосомах. В данной модели каждая хромосома на всех карточках показана в виде одной хроматиды. Это сделано для упрощения понимания процесса.

• В мейозе в гомологичных хромосомах происходит кроссинговер. Иногда он может идти между генами, определяющими окраску тела и длину крыльев. У гетерозиготной самки этот процесс можно изобразить графически следующим образом. К доске рядом с генотипом самки прикрепляются еще две карточки, на которых изображен процесс кроссинговера: Е7 и Е8. Важно пояснить учащимся, что кроссинговер произошел при образовании не всех гамет самки, а только небольшой их части.

  Гомологичные хромосомы перекрещиваются, в месте перекреста происходит их разрыв и воссоединение заново (теоретическая часть). В результате кроссинговера группы сцепления меняются. Были DG и dg, стали Dg и dG. В кроссинговер вступают несестренские хроматиды гомологичных хромосом.

• После завершения кроссинговера в анафазе мейоза гомологичные хромосомы расходятся к разным полюсам клетки.

  Если в процессе мейоза у самок не было кроссинговера между изучаемыми генами, то гаметы будут DG и dg. У самца будет только один тип гамет dg. Тогда при оплодотворении образуются особи двух фенотипов DG//dg (серое тело, длинные крылья) и dg//dg (черное тело, короткие крылья).

  Прикрепить к доске две карточки (Е1 и Е2) со светлой длиннокрылой и темной короткокрылой мухами. Таких мух большинство, 41,5% каждого типа. Рядом с карточкой со светлой длиннокрылой мухой поместить карточку Е5, на которой изображены хромосомы с соответствующими генами, отвечающими за светлый цвет тела (Gg) и длинные крылья (Dd). Группы сцепления генов DG и dg. Под карточкой с изображением черной мухи с короткими крыльями прикрепить карточку Е6. На этой карточке изображены хромосомы с рецессивными генами, отвечающими за темный цвет тела (gg) и короткие крылья (dd). Группа сцепления генов dg.

• Если кроссинговер произойдет между изучаемыми генами, то хромосомы обменяются участками, как это разбиралось на схеме (Е5-Е8). Гаметы после этого будут Dg и dG. Гаметы самца останутся такими же.

  После оплодотворения образуются особи с генотипом dG//dg (светлое тело, короткие крылья) и Dg//dg (темное тело, длинные крылья).

  Прикрепить две карточки (Е3-Е4) с нестандартными мухами, по 8,5% каждого типа. Рядом с черными мухами с длинными крыльями поместить карточку Е10, на которой изображены хромосомы со сцеплением генов: Dg и dg. Черный цвет тела определяется генами (dd), длинные крылья - генами (Dg). Рядом с серыми мухами с короткими крыльями прикрепить карточку Е9. На ней изображены соответствующие хромосомы с генами, отвечающими за серый цвет тела (dG) и короткие крылья (gg). Группы сцепления dG и dg.

  Количество особей, образующихся в процессе кроссинговера, зависит от расстояния между генами. В данном случае расстояние между генами, определяющими цвет тела и форму крыльев, составляет 8,5 морганид. В общем виде эта закономерность состоит в том, что, чем дальше гены друг от друга, тем больше кроссоверных особей.

• Какие гены называются сцепленными?
• Между какими хромосомами происходит кроссинговер?
• В каком клеточном делении происходит кроссинговер?
• В какой фазе мейоза происходит перекрест хромосом и кроссинговер?
• В чем значение кроссинговера?
• На каком биологическом объекте был впервые изучен процесс кроссинговера?
• Какой ученый впервые показал сущность этого явления?
• Что такое кроссинговер?

4. Теория вопроса

Любой организм характеризуется большим количеством наследственных признаков. Число хромосом, где закодированы все признаки невелико. Следовательно, в каждой хромосоме должно находиться много генов, отвечающих за определенные признаки. Каковы же закономерности наследования генов, локализованных в одной хромосоме. Этот вопрос был изучен выдающимся американским генетиком Т. Морганом. Он впервые сформулировал хромосомную теорию наследственности.

Согласно этой теории, гены находятся в хромосомах и расположены в них линейно. Гены, локализованные в одной хромосоме, называются сцепленными и наследуются вместе.

Для обозначения сцепления гены, образующие группу сцепления, обычно подчеркивают. Например, особь гетерозиготна по двум генам, ее генотип DdGg, но гены D и G сцеплены между собой, т.е. находятся в одной хромосоме, тогда они обозначаются DG. В другой гомологичной хромосоме находятся в сцеплении гены dg. Генотип такой гетерозиготы с учетом сцепления генов следует записать: Dg или DG//dg.

В мейозе гомологичные хромосомы сначала объединяются попарно, затем расходятся к разным полюсам клетки. В одной гамете окажутся гены DG/, в другой - /dg, таким образом, получается два типа гамет.

В профазе мейоза после конъюгации гомологичных хромосом происходит кроссинговер - обмен участками между гомологичными хромосомами. Если кроссинговер происходит между генами D и G, то две гомологичные хромосомы перекрещиваются друг с другом так, что место перекреста находится между указанными генами. Затем в месте перекреста происходит разрыв хромосом и воссоединение их заново. Участок первой хромосомы с геном D соединяется с участком гомологичной хромосомы с геном g. После этого в первой хромосоме будут сцеплены гены Dg, а в другой хромосоме, гомологичной первой, после аналогичных перемещений группа сцепления будет- dG. В результате такого процесса, помимо обычных гамет DG и dg, образуются дополнительные гаметы за счет процесса кроссинговера Dg и dG. Количество гамет, образовавшихся в процессе кроссинговера, зависит от расстояния между генами. Чем дальше друг от друга расположены гены в хромосоме, тем чаще между ними может происходить кроссинговер и тем больше будет дополнительных кроссоверных гамет.

Указанные закономерности были открыты Морганом в опытах на плодовой мушке дрозофиле.

Для скрещивания были взяты мухи: гетерозиготная самка с серым телом и длинными крыльями и гомозиготный рецессивный самец с черным телом и зачаточными (очень маленькими) крыльями. Гены, отвечающие за цвет тела и длину крыльев, сцеплены между собой, т.е. находятся в одной хромосоме.

Введем обозначения:

Аллельные гены D - длинные крылья, а - зачаточныее крылья, другая пара аллельных генов G - светлое тело, g - темное тело. Самка гетерозиготна (DdGg), с учетом сцепления генов ее генотип будет DG//dg. Самец - рецессивная гомозигота (аавв), с учетом групп сцепления его генотип dg//dg.

Гаметы самки DG и dg, дополнительные гаметы, образующиеся за счет кроссинговера Dg и dG. У самца образуется один тип гамет dg, т.к. если кроссинговер и пройдет между этими генами, то гаметы не изменятся, по сочетанию генов они все будут одинаковые, поскольку особь гомозиготна. Составим решетку Пеннета:

Гаметы DG dg Dg dG
dg

Фенотипы

Серое тело

Черное тело Серое тело Черное тело Длинные крылья Зачаточные крылья Зачаточные крылья Длинные крылья

Фенотипические классы серое тело, длинные крылья и черное тело, зачаточные крылья - основные, они составили по 41,5% каждый.

Другие два фенотипических класса: серое тело, зачаточные крылья и черное тело, длинные крылья образованы за счет процесса кроссинговера, на их долю приходится по 8,5% особей.

За единицу расстояния между генами, находящимися в одной хромосоме, принят 1% кроссинговера. Такая единица в честь Т. Моргана получила название морганиды. Следовательно, расстояние между генами, отвечающими за цвет тела и форму крыльев в одной из хромосом у дрозофилы, составляет 8,5 морганид.

6. Правила хранения

Хранить коллекцию следует в сухом отапливаемом помещении.

Кроссинговер (англ. crossing-over - перекрест хромосом) - процесс обмена гомологичных хромосом участками во время их конъюгации в профазе I мейоза. Кроссинговер является одним из механизмов генетической рекомбинации (обмена генами) . Частота его зависит от расстояния между генами: чем дальше расположены гены друг от друга, тем чаще между ними идет перекрест. 1% кроссинговера принят за единицу расстояния между генами. Она названа морганидой в честь Т. Моргана, разработавшего принципы генетического картирования . Цитологическим признаком кроссинговера служат хиазмы - χ-образные фигуры бивалентов во время обмена участками. Кроссинговер обычно бывает мейотическим, но иногда происходит в митозе (соматический кроссинговер). Он может также осуществляться внутри гена.

Кроссинговер - один из важнейших процессов, обеспечивающих комбинативную изменчивость и, тем самым, дающий материал для естественного отбора.

Суть этого процесса заключается в обмене участков гомологичных хромосом. Это происходит путем разрыва и последующего соединения в новом порядке хроматид. Кроссинговер может приводить к рекомбинации больших участков хромосомы с несколькими генами или частей одного гена (так называемый внутригенный кроссинговер ), обеих нитей молекулы ДНК или только одной. Кроссинговер происходит во время конъюгации в I фазе мейоза . Кроссинговер может наблюдаться и при митотическом делении , но реже. В случае бесполых организмов митотический кроссинговер является единственным способом генетической рекомбинации. Митотический кроссинговер способен привести к мозаичной экспрессии рецессивных признаков у гетерозиготной особи. Такая экспрессия имеет важное значение в онкогенезе и в изучении летальных рецессивных мутаций.

Явление кроссинговера было открыто Ф. Янссенсом в 1909 году при изучении мейоза клеток саламандры, но теоретически явление кроссинговера предсказывали и раньше. В частности, американский цитолог У. Сэттон в 1903 г. предположил, что в одной хромосоме может находиться несколько генов, и тогда должно наблюдаться сцепленное наследование признаков, т.е. несколько разных признаков могут наследоваться так, как будто они контролируются одним геном. Подобная совокупность генов в одной хромосоме образует группу сцепления. Собственно, изучение кроссинговера и групп сцепления позволило создать карты хромосом . Первая карта хромосом была создана для плодовой мушки дрозофилы.

Типы кроссинговера

В зависимости от типа клеток , в которых происходит кроссинговер:

• мейотический - происходит в профазу первого деления мейоза, при образовании половых клеток,
• митотический – при делении соматических клеток, главным образом эмбриональных. Приводит к мозаичности в проявлении признаков.

Взависимости от молекулярной гомологии участков хромосом , вступающих в кроссинговер:

• обычный (равный) – происходит обмен разными участками хромосом.
• неравный - наблюдается разрыв в нетождественных участках хромосом.

В зависимости от количества образованных хиазм и разрывов хромосом с последующих перекомбинацией генов:

• одинарный,
• двойной,
• множественный.

Биологическое значение кроссинговера чрезвычайно велико, поскольку генетическая рекомбинация позволяет создавать новые, ранее не существовавшие комбинации генов и тем самым повышать наследственную изменчивость, которая дает широкие возможности адаптации организма в различных условиях среды. Значение кроссинговера:

• приводит к увеличению комбинативной изменчивости,
• приводит к увеличению мутаций.

Человек специально проводит гибридизацию с целью получения необходимых вариантов комбинаций для использования в селекционной работе.

• ПЕРЕКРЁСТ
  в генетике, то же, что кроссинговер …
• ПЕРЕКРЕСТ в Полной акцентуированной парадигме по Зализняку:
  пе"рекрест, пе"рекресты, пе"рекреста, пе"рекрестов, пе"рекресту, пе"рекрестам, пе"рекреста, пе"рекрестов, пе"рекрестом, пе"рекрестами, пе"рекресте, …
• ПЕРЕКРЕСТ в словаре Синонимов русского языка:
  хиазм, …
• ПЕРЕКРЕСТ в Новом толково-словообразовательном словаре русского языка Ефремовой:
  I м. устар. То же, что: перекрещенец. II м. 1) Действие по знач. глаг.: перекрещивать (1), перекрестить, перекрещиваться, перекреститься. 2) …
• ПЕРЕКРЁСТ
  перекрёст, -а (в …
• ПЕРЕКРЕСТ в Словаре русского языка Лопатина:
  
• ПЕРЕКРЁСТ
  перекрёст, -а (в …
• ПЕРЕКРЕСТ в Полном орфографическом словаре русского языка:
  перекрест, -а (к перекрестить(ся) - окрестить(ся) …
• ПЕРЕКРЁСТ в Орфографическом словаре:
  перекрёст, -а (в …
• ПЕРЕКРЕСТ в Орфографическом словаре:
  перекр`ест, -а (к перекрест`ить(ся) - окрестить (ся) …
• ПЕРЕКРЕСТ в Толковом словаре русского языка Ушакова:
  перекреста, м. (разг. устар.). То же, что …
• ПЕРЕКРЕСТ в Толковом словаре Ефремовой:
  I перекрест м. устар. То же, что: перекрещенец. II перекрест м. 1) Действие по знач. глаг.: перекрещивать (1), перекрестить, перекрещиваться, …
• ПЕРЕКРЕСТ в Новом словаре русского языка Ефремовой:
  I п`ерекрест м. устар. то же, что перекрещенец II перекр`ест м. 1. действие по гл. перекрещивать 1., перекрестить, перекрещиваться, перекреститься …
• ПЕРЕКРЕСТ в Большом современном толковом словаре русского языка:
  I п`ерекрест м. устар. то же, что перекрещенец II перекр`ест м. 1. действие по гл. перекрещивать 1., перекрестить, перекрещиваться …
• ФОРЕЛЯ ПЕРЕКРЕСТ в Медицинских терминах:
  (a. forel, 1848-1931, швейц. невролог и психиатр) см. Перекрест покрышки среднего мозга вентральный …
• ПЕРЕКРЕСТ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ в Медицинских терминах:
  см. Перекрест петель …
• ПЕРЕКРЕСТ ФОРЕЛЯ в Медицинских терминах:
  см. Перекрест покрышки среднего мозга вентральный …
• ПЕРЕКРЕСТ ПОКРЫШКИ СРЕДНЕГО МОЗГА ДОРСАЛЬНЫЙ в Медицинских терминах:
  (d. tegmenti dorsalis; син. мейнерта перекрест) П. в покрышке среднего мозга волокон покрышечно-спинномозгового пути, выходящих преимущественно из верхних холмиков крыши …
• ПЕРЕКРЕСТ ПОКРЫШКИ СРЕДНЕГО МОЗГА ВЕНТРАЛЬНЫЙ в Медицинских терминах:
  (d. tegmenti ventralis; син. фореля перекрест) П. в покрышке среднего мозга волокон красноядерно-спинномозгового …
• ПЕРЕКРЕСТ МЕЙНЕРТА в Медицинских терминах:
  см. Перекрест покрышки среднего мозга дорсальный …
• ПЕРЕКРЕСТ ЗРИТЕЛЬНЫХ НЕРВОВ в Медицинских терминах:
  см. Зрительный перекрест …
• ПЕРЕКРЕСТ ЗРИТЕЛЬНЫЙ в Медицинских терминах:
  см. Зрительный перекрест …
• ПЕРЕКРЕСТ ДВИГАТЕЛЬНЫЙ в Медицинских терминах:
  см. Перекрест пирамид …
• ПЕРЕКРЕСТ ВЕРХНИХ МОЗЖЕЧКОВЫХ НОЖЕК в Медицинских терминах:
  (d. pedunculorum cerebellarium superiorum, pna; d. brachii conjunctivi, bna; d. crurum cerebellocerebralium, jna; син. вернекинга перекрест) П. волокон мозжечково-покрышечного пути, …
• ПЕРЕКРЕСТ ВЕРНЕКИНГА в Медицинских терминах:
  см. Перекрест верхних …
• МЕЙНЕРТА ПЕРЕКРЕСТ в Медицинских терминах:
  (th. meynert) см. Перекрест покрышки среднего мозга дорсальный …
• ЗРИТЕЛЬНЫЙ ПЕРЕКРЕСТ в Медицинских терминах:
  (chiasma opticum, pna, bna; chiasma fasciculorumopticorum, jna; син.: перекрест зрительных нервов, хиазма) место соединения зрительных нервов, в котором перекрещиваются волокна, …
• ЦИТОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ ХРОМОСОМ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  карты хромосом, схематическое изображение хромосом с указанием мест фактического размещения отдельных генов, полученное с помощью цитологических методов. Ц. к. х. …
• СПИРАЛИЗАЦИЯ ХРОМОСОМ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  хромосом, процесс укорочения и уплотнения хромосом при делении клеток; способствует нормальному расхождению хромосом к полюсам клетки. С. х. обусловлена уменьшением …
• ГЕНЕТИЧЕСКИЕ КАРТЫ ХРОМОСОМ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  карты хромосом, схемы относительного расположения сцепленных между собой наследственных факторов - генов. Г. к. х. отображают реально существующий …
• ХРОМОСОМЫ в Энциклопедии Биология:
  , находящиеся в клеточном ядре продолговатые тельца, заключающие в себе гены. Хромосомы - основные носители генетического материала, обеспечивающие его передачу …
• ПОЛИПЛОИДИЯ в Энциклопедии Биология:
  , увеличение числа наборов хромосом в клетках организма, кратное гаплоидному (одинарному) числу хромосом; тип геномной мутации. Половые клетки большинства организмов …
• МЕЙОЗ в Энциклопедии Биология:
  (деления созревания, период созревания), этап в образовании половых клеток; состоит из двух последовательных делений исходной диплоидной клетки (содержат два набора …
• БОЛЕЗНИ ХРОМОСОМНЫЕ в Медицинском словаре:
  
• БОЛЕЗНИ ХРОМОСОМНЫЕ в Медицинском большом словаре:
  Хромосомные болезни - большая группа заболеваний (более 300 синдромов), вызванных аномалиями в количестве или структуре хромосом. Патологические изменения при хромосомных …
• ЯДРО (БИОЛ.) в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  клеточное, обязательная, наряду с цитоплазмой, составная часть клетки у простейших, многоклеточных животных и растений, содержащая хромосомы и продукты их деятельности. …
• ЦИТОГЕНЕТИКА в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  (от цито... и генетика) , наука, изучающая закономерности наследственности во взаимосвязи со строением и функциями различных внутриклеточных структур. Основной …
• ХРОМОСОМНЫЕ БОЛЕЗНИ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  болезни, наследственные заболевания, обусловленные изменением числа или структуры хромосом. Частота Х. б. среди новорождённых детей около 1%. Многие изменения …
• ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  теория наследственности, теория, согласно которой хромосомы, заключённые в ядре клетки, являются носителями генов и представляют собой материальную основу наследственности, …
• ПОЛИПЛОИДИЯ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  (от греч. polyploos - многопутный, здесь - многократный и eidos - вид), кратное увеличение числа хромосом в клетках растений или …
• ПОЛ (БИОЛ.) в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  организмов, совокупность морфологических и физиологических особенностей организма, обеспечивающих половое размножение, сущность которого сводится в конечном итоге к оплодотворению. При …
• НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ (БИОЛ.) в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  присущее всем организмам свойство повторять в ряду поколений одинаковые признаки и особенности развития; обусловлено передачей в процессе размножения от одного …
• МУТАЦИИ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  (от лат. mutatio - изменение, перемена), внезапно возникающие естественные (спонтанные) или вызываемые искусственно (индуцированные) стойкие изменения наследственных структур живой материи, …
• МИТОЗ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  (от греч. mitos - нить), кариокинез, непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ воспроизведения (репродукции) клеток, обеспечивающий тождественное распределение генетического …
• МЕНДЕЛИЗМ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  учение о закономерностях наследственности, положившее начало генетике. Возникновение М. связывают с обнаружением и подтверждением в 1900 забытой работы Г. …
• МЕЙОЗ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  (от греч. meiosis - уменьшение), редукционное деление, деления созревания, способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом …
• КЛЕТКА в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  элементарная живая система, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию; основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений. К. существуют …
• КАРИОСИСТЕМАТИКА в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  (от карио... и систематика) , кариотаксономия, раздел систематики, изучающий структуры клеточного ядра у разных групп организмов (таксонов) с …
• ГЕНОМ в Большой советской энциклопедии, БСЭ:
  [нем. Genom, англ. genom (e)], гаплоидный хромосомный набор; совокупность генов, локализованных в одиночном наборе хромосом данного организма. Термин предложен …

1. В каких случаях происходит мейоз?

Ответ. Половые клетки животных формируются в результате особого типа деления, при котором число хромосом во вновь образующихся клетках в два раза меньше, чем в исходной материнской клетке. Таким образом, из диплоидной клетки образуются гаплоидные клетки. Это необходимо для того, чтобы сохранить постоянный набор хромосом организмов при половом размножении. Данный тип деления клетки получил название – мейоз. Мейоз (от греч. meiosis - уменьшение) - редукционное деление, при котором хромосомный набор клетки уменьшается вдвое. Для мейоза характерны те же стадии, что и для митоза, но процесс состоит из двух последовательных делений - I деление и II деление мейоза. В результате образуются не две, а четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

2. Какой набор хромосом называется диплоидным?

Ответ. Диплоидный набор хромосом - (другие названия - двойной набор хромосом, зиготический набор хромосом, полный набор хромосом, соматический набор хромосом) совокупность хромосом, присущая соматическим клеткам, в которой все характерные для данного биологического вида хромосомы представлены попарно; у человека диплоидный набор хромосом содержит 44 аутосомы и 2 половые хромосомы.

Вопросы после §30

1. В чем отличие мейоза от митоза?

Ответ. Основные отличия:

1. мейоз уменьшает вдвое число хромосом в дочерних клетках, митоз поддерживает число хромосом на стабильном уровне, как и в материнской клетке

2. в мейозе следуют 2 подряд деления, причем перед вторым-нет интерфазы

3. в профазе 1 мейоза есть конъюгация и возможен кроссинговер

4. в анафазе 1 мейоза к полюсам расходятся целые хромосомы. при митозе-хроматиды

5. в метафазе 1 мейоза вдоль экватора клетки выстраиваются биваленты хромосом, в митозе все хромосомы выстраиваются в одну линию

6. в результате мейоза образуется 4 дочерних клетки, в митозе-2 клетки.

2. Каково биологическое значение мейоза?

Ответ. У животных и человека мейоз приводит к образованию гаплоидных половых клеток - гамет. В ходе последующего процесса оплодотворения (слияния гамет) организм нового поколения получает диплоидный набор хромосом, а значит, сохраняет присущий данному виду организмов кариотип. Следовательно, мейоз препятствует увеличению числа хромосом при половом размножении. Без такого механизма деления хромосомные наборы удваивались бы с каждым следующим поколением.

У растений, грибов и некоторых протистов путем мейоза образуются споры. Процессы, протекающие в ходе мейоза, служат основой комбинативной изменчивости организмов. Таким образом, мейоз:

1) является основным этапом гаметогенеза;

2) обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом размножении;

3) дочерние клетки генетически не идентичны материнской и между собой.

3. В какую фазу мейоза происходит кроссинговер?

Ответ. Профаза I мейоза наиболее продолжительна. В этой фазе помимо типичных для профазы митоза процессом спирализации ДНК и образования веретена деления про исходят два очень важных в биологическом отношении процесса: конъюгация (спаривание) и кроссинговер (перекрест) гомологичных хромосом.

При кроссинговере происходит обмен идентичными участками гомологичных хромосом. Подумайте, какое значение может иметь это явление.

Ответ. Благодаря сцепленному наследованию удачные сочетания аллелей оказываются относительно устойчивыми. В результате образуются группы генов, каждая из которых функционирует как единый суперген, контролирующий несколько признаков. В то же время, в ходе кроссинговера возникают рекомбинации – т. е. новые комбинации аллелей. Таким образом, кроссинговер повышает комбинативную изменчивость организмов.

Это означает, что:

а) в ходе естественного отбора в одних хромосомах происходит накопление «полезных» аллелей (и носители таких хромосом получают преимущество в борьбе за существование), а в других хромосомах скапливаются нежелательные аллели (и носители таких хромосом выбывают из игры – элиминируются из популяций);

б) в ходе искусственного отбора в одних хромосомах накапливаются аллели хозяйственно-ценных признаков (и носители таких хромосом сохраняются селекционером), а в других хромосомах скапливаются нежелательные аллели (и носители таких хромосом выбраковываются).

В результате кроссинговера неблагоприятные аллели, первоначально сцепленные с благоприятными, могут переходить в другую хромосому. Тогда возникают новые сочетания, не содержащие неблагоприятных аллелей, и эти неблагоприятные аллели элиминируются из популяции.