Генетические структуры и наследование

Генетические структуры и наследование — концепции и механизмы, описывающие, каким образом наследственная информация передаётся от одного поколения к другому и как эта информация организована в живых организмах.

К ним относятся, в том числе, гомологичные хромосомы, аллельные гены, альтернативные признаки, доминантный и рецессивный признак, гомозигота, гетерозигота, чистая линия, гибриды, генотип, фенотип. Данные аспекты играют ключевую роль в биологии, медицине, сельском хозяйстве и многих других областях.

Гомологичные хромосомы, аллельные гены, альтернативные признаки, доминантный и рецессивный признак, гомозигота, гетерозигота, чистая линия, гибриды, генотип, фенотип относятся к понятиям и символам, используемым в генетике. Они позволяют понимать и описывать генетические структуры и наследственность, которые наблюдаются у организмов.

Вводные определения

Наследственность и пол

Генетические структуры — термин, который может использоваться для обозначения различных уровней организации генетической информации в организмах и включает в себя компоненты, которые участвуют в наследовании и проявлении признаков.

Наследственность — способность организмов передавать свои особенности и характеристики следующему поколению.

Гомологичные хромосомы

Гомологичные хромосомы — пара хромосом в диплоидных клетках, которые имеют одинаковый набор генов и сходную структуру.

Одна из гомологичных хромосом наследуется от материнского организма, другая — от отцовского. Несмотря на сходство, гомологичные хромосомы могут нести разные аллели генов, что обеспечивает генетическое разнообразие. Гомологичные хромосомы обеспечивают наследование генов от родителей и участвуют в процессе мейоза, где происходит обмен генетической информацией.

Плоидность — число наборов гомологичных хромосом, находящихся в ядре клетки. Различают ядра:

• гаплоидные (с одинарным набором хромосом, которые, таким образом, непарные);
• диплоидные (с двойным набором, то есть парными хромосомами);
• полиплоидные (могут быть три-, тетра-, гексаплоидными и т. д. в зависимости от количества гаплоидных наборов);
• анеуплоидные (когда удвоение или утрата — нуллисомия, моносомия, трисомия или тетрасомия — охватывает не весь геном, а лишь ограниченное число хромосом).

Митотические хромосомы человека, окраска DAPI

Аллельные гены

Аллели — разные формы одного и того же гена, которые находятся в одинаковых локусах гомологичных хромосом и определяют альтернативные варианты развития одного и того же признака.

Ген является структурной и функциональной единицей наследственности, участком ДНК, который задаёт последовательность определённого белка либо функциональной рибонуклеиновой кислоты (РНК).

Аллельные гены — различные формы одного и того же гена, которые могут находиться в определённом локусе на гомологичных хромосомах.

Например, гены, отвечающие за цвет цветков у растений могут иметь аллели, например, «A» (красный) и «a» (белый). Разнообразие аллелей приводит к генетической вариации в популяции.

Альтернативные признаки

Альтернативные признаки — разные варианты проявления одного и того же признака, обусловленные действием различных аллелей.

Например, цвет глаз у человека может быть карим, зелёным, голубым и т. д. Альтернативные признаки предоставляет основу для естественного отбора и эволюции.

Доминантный и рецессивный признак

Доминирование — форма взаимоотношений между аллелями одного гена, которая предполагает подавление одного из них (рецессивного) другим (доминантным).

• Доминантный ген — аллель, который определяет развитие признака в гомозиготном и гетерозиготном состоянии; этот признак называется доминантным.

Он проявляется у гетерозигот и доминантных гомозигот. Доминантный признак появляется в фенотипе (внешнем облике), даже если присутствует только один аллель.

• Рецессивный ген — аллель, определяющий развитие признака только в гомозиготном состоянии.

Этот признак называется рецессивным. Рецессивный аллель проявляется только при наличии двух рецессивных аллелей.

Гомозигота

Гомозигота — диплоидный организм, который несёт идентичные аллели гена в гомологичных хромосомах.

Соответственно, гомозигота передаёт однородные признаки потомству.

Гетерозигота

Гетерозигота — диплоидный организм, копии генов которого представлены в гомологичных хромосомах разными аллелями.

Таким образом, гетерозиготы могут проявлять разнообразие в потомстве за счёт комбинирования различных аллелей.

Чистая линия

Чистая линия — группа организмов, имеющих некоторые признаки, которые полностью передаются потомству в силу генетической однородности всех особей.

В случае гена, имеющего несколько аллелей, все организмы, относящиеся к одной чистой линии, являются гомозиготными по одному и тому же аллелю данного гена. Например, растения с красными цветками, полученные путём самоопыления на протяжении нескольких поколений. Чистая линия используется в селекции для получения предсказуемых и стабильных признаков в потомстве.

Гибриды

Гибриды — потомство, полученное от скрещивания двух организмов с разными генотипами.

Гибридизация используется в селекционных программах для получения новых сортов растений с желательными свойствами. В животноводстве выведенные таким образом животные (лигры, мулы и т. д.), как правило, стерильны. Их бесплодие связано с тем, что число хромосом у разных видов различно. Несходные хромосомы не могут нормально сходиться в пары в процессе мейоза, и образующиеся половые клетки не получают нормального набора хромосом.

Лигр — гибрид льва и тигрицы

Генотип

Генотип — генетический состав организма (набор его аллелей).

Например, генотип Aa обозначает наличие одного доминантного и одного рецессивного аллеля. Генотип определяет потенциальные возможности организма в отношении проявления признаков.

Фенотип

Фенотип — набор наблюдаемых признаков и характеристик организма, который формируется в результате взаимодействия генотипа и окружающей среды.

Например, цвет волос у человека или форма листьев у растения. Фенотип является конечным выражением генетической информации и влияния окружающей среды на него.

Литература

• В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов, З. Г. Гапонюк родителей/электронные учебники/9кл. Пасечник, Касенский Биология (Линия жизни).pdf Биология. 9 класс : учеб. для общеобразоват. организаций: издание в pdf-формате / В. В. Пасечник. — Москва: Просвещение, 2018.
• В. С. Рохлов, С. Б. Трофимов, А. В. Теремов Биология. 9-й класс: учебник: издание в pdf-формате. — Москва: Просвещение, 2022.
• В. В. Пасечник и др. Биология. 10 класс : учеб. для общеобразоват. организаций : углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
• В. В. Пасечник и др. Биология. 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
• А. В. Теремов, Р. А. Петросова Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 1. — М.: Мнемозина, 2018.
• А. В. Теремов, Р. А. Петросова Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 2. — М.: Мнемозина, 2018.

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Генетические структуры и наследование», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Генетические_структуры_и_наследование» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».