Содержание
- Краткое резюме
- Отклонения от законов Менделя: неполное доминирование и другие типы взаимодействия
- Сцепленное наследование генов
- Кроссинговер — развязывание сцепленных генов
- Наследование, сцепленное с полом
- Наследование групп крови человека
- Итог
Краткое резюме
- Законы Менделя применимы не во всех случаях — существуют разнообразные взаимодействия аллелей и генов, вызывающие отклонения от классического наследования.
- Основные типы взаимодействий: неполное доминирование, сверхдоминирование, гены с эпистазом (подавление неаллельных генов).
- Наследование связано с расположением генов: гены на разных хромосомах наследуются независимо (закон Менделя сохраняется), а на одной — сцеплены, что меняет соотношение генотипов.
- Ключевой процесс — кроссинговер в мейозе, который «расцепляет» сцепленные гены, увеличивая разнообразие гамет.
- Особое наследование связано с полом (Х- и Y-хромосомы), где у мужчин меньше копий генов, что влияет на проявление заболеваний, например, гемофилии и дальтонизма.
- Группы крови наследуются по законам множественного аллелизма с взаимодействием доминантных и рецессивных аллелей.
Отклонения от законов Менделя: неполное доминирование и другие типы взаимодействия
В естественных науках, в отличие от математики, работают не отдельные факторы, а группы взаимосвязанных факторов. Закон Менделя утверждает простые закономерности наследования, однако в природе часто наблюдаются исключения.
Например, если взять мармеладных медвежат с красным и желтым цветом и скрестить их, ожидается, что все потомство будет иметь один из родительских цветов. На практике же первое поколение оказалось оранжевым — средним между красным и желтым. Это пример неполного доминирования, когда оба аллеля в гетерозиготе вносят вклад:
«Неполное доминирование — когда гетерозигота отличается от обоих гомозигот и проявляет промежуточный признак».
В отличие от классического доминирования, здесь нет полного подавления одного аллеля другим, а то, как проявляется признак, зависит от взаимодействия двух аллелей.
Другие варианты взаимодействия:
- Сверхдоминирование — гетерозигота по признаку более выражена, чем любая из гомозигот (например, крупные цветы у гетерозиготы).
- Эпистаз — один ген подавляет действие другого, неаллельного (например, высокий рост может подавлять цвет).
Задача о курчавых волосах показывает: если оба супруга имеют курчавые волосы и все дети тоже курчавые, значит, признак доминирующий, и родители — гомозиготы.
Сцепленное наследование генов
Законы Менделя строго соблюдаются, если гены находятся в разных хромосомах и независимо распределяются в гаметах. Пример с пирожками: если пирожки с картошкой и с яблоками смешаны, вариантов подачи много. Аналогично гены в разных хромосомах — свободно комбинируются.
Если же гены находятся в одной хромосоме (сцеплены), вариантов гамет будет меньше, поскольку аллели передаются вместе:
- Если гены сцеплены, изобразить гамет больше двух невозможно, так как они связаны «в одном вагоне».
- При сцепленном наследовании третий закон Менделя не выполняется.
Кроссинговер — развязывание сцепленных генов
Мейоз сопровождается важным процессом — кроссинговером, при котором хромосомы обмениваются участками «плеч»: сцепленные гены разрываются и комбинируются заново.
Этот механизм увеличивает количество возможных типов гамет:
- Без кроссинговера — 2 варианта гамет.
- С кроссинговером — до 4 вариантов, но доля кроссоверных гамет меньше (например, 12% в задаче 12 Моргана).
- Чем дальше гены расположены друг от друга в хромосоме, тем выше частота кроссинговера.
«Кроссинговер — это механизм, который расцепляет сцепленные гены и способствует генетическому разнообразию потомства».
Наследование, сцепленное с полом
Половые хромосомы у женщин (XX) одинаковые, а у мужчин (XY) — разные по содержанию генов.
- Ген на Х-хромосоме у женщин может быть в гетерозиготном состоянии (носитель рецессивного заболевания), а у мужчин одинарный, поэтому проявляется при наличии одной аномалии.
- Это объясняет, почему мужчины чаще страдают от Х-сцепленных заболеваний: гемофилия, дальтонизм и др.
- У женщин для проявления болезни обе Х-хромосомы должны содержать дефектный ген (рецессивный признак), что крайне редко.
Пример с дальтонизмом:
- Женщина носитель (гетерозиготна) — нормальное зрение, ребенок мужчина может быть дальтоником.
- Мужчина с дальтонизмом наследует поражённый ген от матери.
Наследование групп крови человека
Группа крови определяется наличием или отсутствием двух антигенов на эритроцитах: А и В.
- Гены наследуются как три аллеля: I^A, I^B и i (нулевой аллель).
- Перекрытия аллелей вызывают четыре группы крови:
- 0 (i i) — нет антигенов.
- A (I^A I^A или I^A i) — антиген А.
- B (I^B I^B или I^B i) — антиген В.
- AB (I^A I^B) — оба антигена.
- Иммунитет воспринимает чужеродные антигены как опасные, поэтому нельзя переливать кровь чужеродной группы, иначе последует разрушение эритроцитов.
Задача с детьми и родителями по группе крови показывает, что групп крови родителей ограничено вариантами, чтобы объяснить фенотипы детей.
Итог
В естественной генетике:
- Часто нарушаются классические законы Менделя из-за взаимодействия аллелей и сцепления генов.
- Кроссинговер позволяет изменить сцепленность и увеличить разнообразие гамет.
- Наследование, связанное с полом, объясняет особенности распространения Х-сцепленных заболеваний.
- Множественные аллели и взаимодействие доминантных/рецессивных признаков лежат в основе наследования групп крови и многих других признаков.
Эти знания необходимы для понимания сложных генетических закономерностей и успешного решения практических задач. 🧬