Групи зчеплення

Після відкриття законів Г. Менделя в науці поступово почали накопичуватися факти про те, що в деяких випадках розщеплення ознак відбувається не так, як це передбачали. Виявилося, що гени, які розташовані в одній хромосомі, успадковуються разом (зчеплено). Такі гени назвали зчепленими генами. А разом усі гени, які розташовані в одній хромосомі, утворюють групу зчеплення. Кількість груп зчеплення в організмів певного виду дорівнює кількості хромосом в одинарному (гаплоїдному) наборі, який міститься у статевих клітинах. Наприклад, у дрозофіли їх 4, у кішки — 19, а в людини — 23.

Утворення гамет у разі зчепленого успадкування

Прикладом зчепленого успадкування генів може бути успадкування двох ознак у мушки дрозофіли — кольору тіла й форми крил. Чорний колір (а) і зачаткові крила (b) визначаються рецесивними алелями, а сіре тіло (А) і довгі крила (В) — домінантними. Гени, які визначають ці ознаки, розташовані поряд в одній хромосомі. Що буде у випадку, якщо ми схрестимо самку дрозофіли, яка є рецесивною гомозиготою за цими ознаками (генотип aabb), із самцем, у якого в одній хромосомі розташовані два домінантні алелі, а в іншій — два рецесивні (генотип AaBb)?

Якби ці ознаки успадковувалися незалежно, то у гетерозиготної мухи мали б утворитися чотири типи гамет: Ab, aB, АВ і ab. Але ознаки успадковуються зчеплено, і тому утворюється тільки два типи гамет: АВ і ab (у самців кросинговер не відбувається). Від

повідно, нащадки від цього схрещування будуть мати тільки два фенотипи: сіре тіло з довгими крилами й чорне тіло із зачатковими крилами (мал. 62.1).

Хромосомна теорія спадковості

Хромосомна теорія спадковості була запропонована майже відразу після перевід-криття законів Г. Менделя. Її запропонували Т. Бовері та В. Саттон (1902-1903). Але свій сучасний вигляд вона отримала дещо пізніше завдяки роботам Т. Х. Моргана та його співробітників. Ця теорія дозволила зосередити увагу вчених на ядрі клітини як місці зберігання спадкової інформації і на хромосомах як на носіях цієї інформації.

Основні положення хромосомної теорії спадковості:

• Матеріальною основою спадковості є хромосоми.

• Гени розташовані в хромосомах у лінійній послідовності.

• Гени, які локалізовані в одній хромосомі, утворюють одну групу зчеплення і передаються нащадкам разом.

• Кількість груп зчеплення дорівнює гаплоїдному числу хромосом.

• Гаплоїдне число хромосом є постійним для кожного виду.

• Ознаки, які визначаються зчепленими генами, також успадковуються зчеплено.

• Між гомологічними хромосомами можуть відбуватися кросинговери й обмін ділянками.

• Частота кросинговеру прямо пропорційна відстані між генами.

Будова хромосом

Кожна з хромосом є довгою молекулою ДНК, яка утворює складний комплекс із білками гістонами. Більшу частину свого існування хромосоми перебувають у неконденсовано-му стані й мають вигляд тонких ниток. Лише під час клітинного поділу вони конденсуються й утворюють чітко окреслені хромосоми.

Під час поділу клітини майже всі хромосоми мають Х-подібну форму (мал. 62.2).

Така форма зумовлена тим, що в цей момент кожна з хромосом складається з двох однакових ниток (хроматид), які з’єднані між собою в одній точці, що називається центромерою, а частини хроматид від цієї точки до їхніх кінців — плечами.

У більшості еукаріотів кожна з хромосом має парну їй гомологічну хромосому. Гомологічні хромосоми дублюють одна одну. У кожній із хромосом такої пари є ділянки, які кодують однакові гени.

Каріотип

Сукупність усіх хромосом клітини називають каріотипом. Для кожного з видів еукаріотів властивий свій каріотип. Кількість, розмір і структура хромосом цього каріотипу є одним із критеріїв виду, який дозволяє визначити належність особин до нього. Каріотип людини містить 23 пари хромосом. Одна з цих пар — це статеві хромосоми (ХХ у жінок і XY у чоловіків). Всі інші хромосоми людини називають аутосомами.

Механізм кросинговеру

В експериментах Моргана та його співробітників під час вивчення успадкування зчеплених ознак було виявлено, що серед гібридів дрозофіл є певна частина мух з пе-рекомбінацією цих ознак і має місце порушення зчепленого успадкування. Це було наслідком кросинговеру.

Ви вже знаєте, що кросинговер — це обмін ділянками гомологічних хромосом у процесі мейозу. Саме через кросинговер немає абсолютно повного зчеплення генів, за якого вони передавалися б завжди разом.

Перехрещення між хроматидами гомологічних хромосом може відбуватися одночасно в кількох точках. Кросинговер, що відбувається лише в одному місці, називають поодиноким, у двох точках одночасно — подвійним, у трьох — потрійним. Насправді в живих клітинах кросинговер завжди є множинним, а всі інші варіанти стосуються конкретних генів, які досліджують у певній групі зчеплення. Гамети, у яких відбувся кросинговер, називають кросоверними.

Карти хромосом

Виходячи з положень хромосомної теорії спадковості й механізму кросинговеру було створено генетичні карти хромосом. Генетичною картою хромосоми називають її графічне зображення з позначеним на ньому розташуванням генів. На карті позначають назви генів, відстані між генами та іноді місце розташування центромери. Генетичні карти хромосом особливо докладно складені для хромосом дрозофіли і кукурудзи, які є об’єктами генетичних досліджень уже багато років. Складені вони також і для хромосом людини та багатьох свійських тварин і культурних рослин. Ці карти мають велике значення для селекційної роботи й діагностики важких спадкових захворювань людини.

Ключова ідея

Гени еукаріотів розташовані в хромосомах — складних структурах, які складаються з ДНК і білків. Особливості передачі спадкової інформацію для цього випадка описує хромосомна теорія спадковості. Однією з особливостей хромосом є можливість обміну ділянками між хромосомами - кросинговер.

Запитання та завдання

1. Чому дрозофіла виявилася дуже зручним об'єктом для генетичних досліджень? 2. Деякі гени гороху містяться в одній хромосомі, але їх успадкування відбувається згідно із законами Г. Менделя, тобто незалежно. Поясніть, яким чином це можливо.

Це матеріал з підручника Біологія і Екологія 10 клас Задорожний