Recombinarea materialului ereditar în genotip. variabilitate combinativă. Principalele prevederi ale teoriei cromozomiale a eredității Pot apărea noi combinații de gene în gameți

ÎNTREBĂRI ȘI SARCINI DE REVIZUIRE

Întrebarea 1. Ce forme de variabilitate cunoașteți?

Variabilitatea este apariția diferențelor individuale. Pe baza variabilității organismelor, apare o diversitate genetică a formelor care, ca urmare a acțiunii selecție naturală sunt transformate în noi subspecii și specii. Există variabilitate de modificare, sau fenotipică, și mutațională, sau genotipică.

Întrebarea 2. Clasificați mutațiile în funcție de nivelul modificărilor din materialul ereditar.

În funcție de nivelul modificărilor materialului ereditar, se disting următoarele tipuri de mutații:

1. Mutații genomice - modificări ale cariotipului, multiple (3p, 4p, 8p...) și nemultiple (2n ± 1; 2n 2 ...) ale numărului haploid de cromozomi. De exemplu, în sindromul Down, trei cromozomi din a 21-a pereche sunt prezenți în cariotip.

2. Mutații gene sau punctuale - modificări cauzate de înlocuirea, pierderea sau inserția uneia sau mai multor nucleotide într-o genă. Ele presupun o modificare a structurii proteinelor, care constă în apariția unei noi secvențe de aminoacizi în lanțul polipeptidic.

3. Mutații cromozomiale - o modificare a structurii cromozomilor. Aceste mutații pot apărea ca urmare a pierderii unei părți a cromozomului sau a dobândirii unui loc nou, necaracteristic pentru acesta, care poate duce la moartea organismului.

Întrebarea 3. Ce este poliploidia și care este semnificația ei?

Poliploidie - o creștere a numărului de cromozomi, un multiplu al setului haploid. Adesea, un fenomen similar are loc la protozoare și plante. Poliploidia îmbunătățește fiabilitatea sistemului genetic, reduce riscul de viabilitate redusă în cazul mutațiilor, crește viabilitatea, fertilitatea și alte proprietăți. În producția de culturi, aceasta este utilizată prin obținerea artificială a soiurilor poliploide de plante cultivate, care se disting prin randament ridicat și viabilitate.

Întrebarea 4. Enumerați proprietățile mutațiilor.

Mutațiile se moștenesc, ceea ce determină rolul lor în evoluție: numai modificările ereditare pot deveni proprietatea generațiilor următoare, cu condiția ca indivizii cu aceste mutații să se reproducă și să supraviețuiască cu succes.

Mutațiile sunt cauzate de diverși factori externi și interni. raze ultraviolete, fluctuații de temperatură, modificare reacții chimiceîn celulă datorită îmbătrânirii sale, acțiunii diverselor substanțe chimice poate duce la modificări ale structurii ADN-ului și cromozomilor întregi.

Mutațiile apar brusc, brusc, la indivizii individuali ai unei specii și în majoritatea cazurilor sunt dăunătoare organismului, deoarece subminează genotipul stabilit istoric. Aceleași mutații pot apărea în mod repetat.

Mutațiile nu sunt direcționate: orice genă poate suferi mutații, provocând modificări atât în semnele minore, cât și în cele vitale. În același timp, unul și același factor, de exemplu, razele X, care acționează asupra celulelor, poate provoca o varietate de mutații greu de prezis.

Întrebarea 5. La ce niveluri apar noi combinații de gene?

Noi combinații de gene apar la diferite niveluri:

1. recombinarea genelor în grupul de legături datorită încrucișării în profaza I a diviziunii meiotice;

2. divergenţa cromozomilor omologi de bivalenţi din diviziunea I meiotică;

3. divergenţa cromozomilor fiice în divizia a II-a meiotică. În total, în timpul meiozei se formează 2^46 de combinații.;

4. fuziunea celulelor germinale apartinand diferitelor organisme (292 combinatii).

ÎNTREBĂRI ȘI SARCINI DE DISCUȚIE

Întrebarea 1. Din cauza căruia se formează rezerva de variabilitate ereditară? Care este sensul lui?

Procesul de mutație în desfășurare constantă și încrucișarea liberă duce la faptul că în cadrul speciei și al populațiilor sale individuale se acumulează un numar mare deîn exterior nu se manifestă modificări ereditare. Crearea unui asemenea, conform academicianului I.I. Schmalhausen, „rezerva variabilității ereditare” apare deoarece marea majoritate a mutațiilor emergente sunt recesive și fenotipic nu se manifestă. Cromozomii purtători de mutații, ca urmare a dublării, se răspândesc treptat în rândul populației în care are loc încrucișarea liberă. Treptat, are loc o creștere a concentrației mutației apărute, care se răspândește din ce în ce mai larg, fără a se manifesta, totuși, fenotipic până în prezent, atâta timp cât rămâne heterozigotă. La atingerea suficientă concentrație mare devine posibil ca indivizii purtători de gene recesive să se încrucișeze. În acest caz, vor apărea indivizi homozigoți, în care mutația se va manifesta fenotipic. În aceste cazuri, mutațiile cad sub controlul selecției naturale.

Întrebarea 2. Ce influențe pot fi folosite pentru a crește frecvența mutațiilor?

Pentru a crește frecvența mutațiilor, este necesar să se acționeze asupra celulelor cu diverși factori mutageni, cum ar fi:

1. Radiații ultraviolete;

2. Compuși chimici care nu se găsesc în natură (pesticide, unele medicamente etc.)

3. Organic și compuși anorganici origine naturală (oxizi de azot, nitrați, compuși radioactivi, alcaloizi).

Întrebarea 3. Dați exemple de variabilitate combinativă care decurg din modelele de moștenire a trăsăturilor identificate de G. Mendel.

Variabilitatea combinativă se bazează pe reproducere sexuală organisme, rezultând o mare varietate de genotipuri. Surse practic nelimitate de variabilitate genetică sunt trei procese: cromozomi omologi independenți, Schimb reciproc de secțiuni de cromozomi omologi sau încrucișare, Combinație aleatorie de gameți în timpul fertilizării.

Floarea frumuseții nopții are o genă pentru culoarea roșie a petalelor A și o genă pentru culoarea albă a. Organismul lui Aa are petale roz. Astfel, frumusețea nocturnă nu are o genă de culoare roz, culoarea roz apare atunci când o combinație (combinație) a unei gene roșu și alb.

Analiza fenomenelor de moștenire legată, crossing over, compararea hărților genetice și citologice ne permit să formulăm principalele prevederi ale teoriei cromozomiale a eredității:

Genele sunt localizate pe cromozomi. în care cromozomi diferiți conţin un număr diferit de gene. În plus, setul de gene pentru fiecare dintre cromozomii neomologi este unic.

Genele alelice ocupă aceiași loci pe cromozomii omologi.

Genele sunt localizate pe cromozom într-o secvență liniară.

Genele unui cromozom formează un grup de legătură, adică sunt moștenite predominant legate (în comun), datorită cărora are loc moștenirea legată a unor trăsături. Numărul de grupuri de legătură este egal cu numărul haploid de cromozomi ale unei specii date (la sexul homogametic) sau mai mult cu 1 (la sexul heterogametic).

Legătura este întreruptă ca urmare a încrucișării, a cărei frecvență este direct proporțională cu distanța dintre genele din cromozom (prin urmare, puterea legăturii este invers legată de distanța dintre gene).

Fiecare specie biologică este caracterizată de un anumit set de cromozomi - un cariotip.

Moștenirea legată

Combinația independentă de trăsături (a treia lege a lui Mendel) se realizează cu condiția ca genele care determină aceste trăsături să fie în diferite perechi de cromozomi omologi. Prin urmare, în fiecare organism, numărul de gene care se pot combina independent în meioză este limitat de numărul de cromozomi. Cu toate acestea, într-un organism, numărul de gene depășește semnificativ numărul de cromozomi. De exemplu, porumbul înainte de epocă biologie moleculara au fost studiate peste 500 de gene, la musca Drosophila - mai mult de 1 mie, iar la om - aproximativ 2 mii de gene, în timp ce au 10, 4 și, respectiv, 23 de perechi de cromozomi. Faptul că numărul de gene din organismele superioare este de câteva mii era deja clar pentru W. Setton la începutul secolului al XX-lea. Acest lucru a dat motive să presupunem că multe gene sunt localizate în fiecare cromozom. Genele situate pe același cromozom formează un grup de legătură și sunt moștenite împreună.

T. Morgan a propus să numească moștenirea comună a genelor moștenire legată. Numărul de grupuri de legătură corespunde numărului haploid de cromozomi, deoarece grupul de legătură este format din doi cromozomi omologi în care sunt localizate aceleași gene. (La indivizii de sex heterogametic, de exemplu, la mamiferele masculi, există de fapt încă un grup de legătură, deoarece cromozomii X și Y conțin gene diferite și reprezintă două grupuri de legătură diferite. Astfel, femeile au 23 de grupuri de legătură, iar la bărbați - 24).

Modul de moștenire a genelor legate diferă de moștenirea genelor situate în diferite perechi de cromozomi omologi. Deci, dacă, cu o combinație independentă, un individ diheterozigot formează patru tipuri de gameți (AB, Ab, aB și ab) în cantități egale, atunci cu moștenire legată (în absența încrucișării), același diheterozigot formează doar două tipuri de gameți: (AB și ab) tot în cantități egale. Acestea din urmă repetă combinația de gene din cromozomul părintelui.

S-a constatat însă că, pe lângă gameții obișnuiți (neîncrucișați), apar și alți gameți (încrucișați) cu noi combinații de gene - Ab și aB, care diferă de combinațiile de gene din cromozomii părintelui. Motivul apariției unor astfel de gameți este schimbul de secțiuni de cromozomi omologi sau încrucișarea.

Încrucișarea are loc în profaza I a meiozei în timpul conjugării cromozomilor omologi. În acest moment, părți din doi cromozomi se pot trece și schimba părțile lor. Ca rezultat, apar cromozomi noi din punct de vedere calitativ, care conțin secțiuni (gene) atât ale cromozomilor materni, cât și ale celor paterni. Indivizii care sunt obținuți din astfel de gameți cu o nouă combinație de alele se numesc crossing-over sau recombinanți.

Frecvența (procentul) de încrucișare între două gene situate pe același cromozom este proporțională cu distanța dintre ele. Încrucișarea între două gene are loc mai puțin frecvent cu cât acestea sunt mai aproape una de cealaltă. Pe măsură ce distanța dintre gene crește, probabilitatea ca încrucișarea le va separa pe doi cromozomi omologi diferiți crește din ce în ce mai mult.

Distanța dintre gene caracterizează puterea legăturii lor. Există gene cu un procent mare ambreiaj și cele unde ambreiajul aproape nu este detectat. Cu toate acestea, cu moștenirea legată, frecvența maximă de încrucișare nu depășește 50%. Dacă este mai mare, atunci există o combinație liberă între perechi de alele, care nu se distinge de moștenirea independentă.

semnificație biologicăîncrucișarea este extrem de mare, deoarece recombinarea genetică vă permite să creați combinații de gene noi, inexistente anterior și, prin urmare, să creșteți variabilitate ereditară, care oferă oportunități ample de adaptare a organismului în diferite condiții de mediu. O persoană efectuează în mod specific hibridizarea pentru a obține combinațiile necesare pentru utilizare în munca de reproducere.

Trecere peste. Acest proces are loc în profaza I a meiozei într-un moment în care cromozomii omologi sunt apropiați ca urmare a conjugării și formează bivalenți. În timpul încrucișării, secțiunile corespunzătoare sunt schimbate între cromatidele cromozomilor omologi care se întrepătrund reciproc (Fig. 3.72). Acest proces asigură recombinarea alelelor paterne și materne ale genelor în fiecare grup de legătură. La diferiți precursori ai gameților, încrucișarea are loc în diferite părți ale cromozomilor, rezultând o mare varietate de combinații de alele parentale în cromozomi.

Orez. 3,72. Trecerea ca sursă de diversitate genetică a gameților:

I - fertilizarea gametilor parentali a și b c formarea zigotului V; II - gametogeneza într-un organism dezvoltat dintr-un zigot V; G- trecerea între omologi în profază eu; d - celulele formate după prima diviziune meiotică; e, w - celulele formate după a doua diviziune a meiozei ( e - gameți neîncrucișați cu cromozomi parentali originali; și - gameți încrucișați cu recombinarea materialului ereditar în cromozomi omologi)

Este clar că încrucișarea ca mecanism de recombinare este eficientă numai atunci când genele corespunzătoare ale cromozomilor patern și materni sunt reprezentate de alele diferite. Grupurile de legătură absolut identice în timpul încrucișării nu dau noi combinații de alele.

Încrucișarea are loc nu numai în precursorii celulelor germinale în timpul meiozei. Se observă și în celulele somatice în timpul mitozei. Încrucișarea somatică a fost descrisă la Drosophila și la unele specii de mucegai. Se efectuează în timpul mitozei între cromozomi omologi, dar frecvența sa este de 10.000 de ori mai mică decât frecvența încrucișării meiotice, de al cărui mecanism nu diferă. Ca urmare a încrucișării mitotice, apar clone de celule somatice care diferă în conținutul alelelor individuale ale genelor din ele. Dacă în genotipul zigotului această genă este reprezentată de două alele diferite, atunci ca urmare a încrucișării somatice pot apărea celule cu aceleași alele fie paterne, fie materne ale acestei gene (Fig. 3.73).

Orez. 3,73. Crossover în celulele somatice:

1 - o celula somatica, in cromozomii omologi ai carei gena A este reprezentata de doua alele diferite (A si a); 2 - trecere peste; 3 - rezultatul schimbului de secțiuni corespunzătoare între cromozomi omologi; 4 - localizarea omologilor în planul ecuatorial al fusului de fisiune în metafaza mitozei (două variante); 5 - formarea celulelor fiice; 6 - formarea de celule heterozigote pentru gena A, similare cu celula mamă în ceea ce privește un set de alele (Aa); 7 - formarea celulelor homozigote pentru gena A, care diferă de celula mamă într-un set de alele (AA sau aa)

40. Moștenirea. Tipuri de moștenire. Caracteristicile tipurilor de moștenire autozomală, legată de X și olandez. moștenire poligenică.

sub ereditate să înțeleagă proprietatea celulelor sau organismelor în procesul de auto-reproducere de a transfera unei noi generații capacitatea de a face un anumit tip de metabolism și dezvoltarea individuală, în timpul cărora se formează semne comuneși proprietățile unui anumit tip de celulă și tip de organism, precum și unele caracteristici individuale părinţi. La nivel de organizare a vieții populație-specie, ereditatea se manifestă prin menținerea unui raport constant al diferitelor forme genetice într-un număr de generații de organisme ale unei populații (specii) date.

Ereditate - o proprietate a organismelor vii care asigură continuitatea materială a ontogenezei în anumite condiţii de mediu. Genele determină secvența lanțului polipeptidic.

Moştenire transmiterea informaţiei de la o generaţie la alta. Datorită eredității, a devenit posibilă existența populațiilor, a speciilor și a altor grupuri.

Moștenirea autozomală. Trăsături de caracter moștenirea autozomală a trăsăturilor se datorează faptului că genele corespunzătoare localizate în autozomi sunt prezentate la toți indivizii speciei într-un set dublu. Aceasta înseamnă că orice organism primește astfel de gene de la ambii părinți. In conformitate cu legea purității gamețilorîn timpul gametogenezei, toate celulele germinale primesc câte o genă de la fiecare pereche alelică (Fig. 6.6). Motivul pentru această lege este divergența cromozomilor omologi, în care sunt localizate genele alelice, la diferiți poli ai celulei în anafaza I a meiozei.

Datorită faptului că dezvoltarea unei trăsături la un individ depinde în primul rând de interacțiunea genelor alelice, diferitele sale variante, determinate de diferite alele ale genei corespunzătoare, pot fi moștenite în funcție de autosomal dominant sau autosomal recesiv tip dacă există dominanță. Un tip intermediar de moștenire a trăsăturilor este, de asemenea, posibil în alte tipuri de interacțiuni alelelor (vezi Secțiunea 3.6.5.2).

La dominare trăsătură descrisă de G. Mendel în experimentele sale pe mazăre, descendenții din încrucișarea a doi părinți homozigoți care diferă în variantele dominante și recesive ale acestei trăsături sunt aceiași și asemănători cu unul dintre ei. (legea uniformității F 1). Divizarea fenotipică 3:1 descrisă de Mendel în F 2 are loc de fapt doar cu dominația completă a unei alele asupra celeilalte, când heterozigoții sunt fenotipic similari cu homozigoții dominanti. (legea diviziunii în F 2).

Moștenirea variantei recesive a trăsăturii se caracterizează prin faptul că nu apare la hibrizii F 1, iar la F 2 apare la un sfert din descendenți.

În cazurile în care la heterozigoți se formează o nouă variantă a unei trăsături în comparație cu homozigoți, ceea ce se observă cu astfel de tipuri de interacțiuni ale genelor alelice precum dominanța incompletă, codominanța, complementarea interalelice, hibrizii F 1 nu arată ca părinții, iar în F 2 se formează trei grupuri fenotipice de descendenți (Fig. .6.7, II).

În 1908 Setton și Pennet au găsit abateri de la combinația liberă de caracteristici conform celei de-a treia legi a lui Mendel. În 1911-12 T. Morgan şi colab. Descris fenomenul legăturii genelor - transmiterea comună a unui grup de gene din generație în generație.

La Drosophila, genele de culoare a corpului (b+ - corp gri, b - corp negru) și lungimile aripilor (vg+ - aripi normale, vg - aripi scurte), sunt pe același cromozom, acestea sunt gene legate situate în același grup de legătură. Dacă se încrucișează doi indivizi homozigoți cu trăsături alternative, atunci în prima generație, toți hibrizii vor avea același fenotip cu manifestări ale trăsăturilor dominante (corp cenușiu, aripi normale).

Acest lucru nu contrazice legea uniformității hibrizilor din prima generație a lui G. Mendel. Cu toate acestea, atunci când hibrizii din prima generație au fost încrucișați în continuare între ei, în loc de scindarea așteptată conform fenotipului 9:3:3:1, cu moștenire legată, scindarea a avut loc într-un raport de 3:1, indivizii au apărut doar cu trăsăturile părinților și nu au existat indivizi cu recombinare de trăsături.

Acest lucru se datorează faptului că în meioza gametogenezei, cromozomi întregi diverg către polii celulei. Un cromozom dintr-o pereche omoloagă dată și toate genele care se află în ea se mută la un pol și cad ulterior într-un singur gamet. Un alt cromozom din această pereche merge la polul opus și intră într-un alt gamet. Moștenirea comună a genelor situate pe același cromozom se numește moștenire legată.

Un exemplu de legătură completă a genelor la om este moștenirea factorului Rh. Prezența factorului Rh se datorează a trei gene legate între ele, astfel că moștenirea acestuia are loc în funcție de tipul de încrucișare monohibridă.

Cu toate acestea, genele situate pe același cromozom pot fi uneori moștenite separat, caz în care vorbesc despre legarea incompletă a genelor.

Continuând munca sa privind încrucișarea dihibridă, Morgan a efectuat două experimente privind analiza încrucișării și a constatat că legarea genelor poate fi completă și incompletă.

Cauza legăturii incomplete a genelor - trecere peste.În meioză, în timpul conjugării, cromozomii omologi pot traversa și pot schimba regiuni omoloage. În acest caz, genele unui cromozom trec în altul, omoloage acestuia.

În perioada de creștere a gametogenezei, are loc reduplicarea ADN-ului, caracteristica genetică a ovocitelor și spermatocitelor de ordinul întâi este 2n4c, fiecare cromozom este format din două cromatide care conțin un set identic de ADN. În profaza diviziunii de reducere a meiozei, are loc conjugarea cromozomilor omologi și poate avea loc un schimb de secțiuni similare de cromozomi omologi - trecere peste.În anafaza diviziunii de reducere, cromozomii omologi întregi diverg către poli, după ce diviziunea este finalizată, se formează celule n2c - ovocite și spermatocite de ordinul doi. În anafaza diviziunii ecuaționale, cromatidele diferă - nc, dar în același timp diferă într-o combinație de gene non-alelice. Noi combinații de gene non-alelice - efectul genetic al încrucișării.→ noi combinații de caractere în descendenți → variabilitate combinativă.

Cu cât genele sunt situate mai aproape una de cealaltă în cromozom, cu atât este mai puternică legătura dintre ele și cu atât diverg mai rar în timpul încrucișării și, dimpotrivă, cu cât genele sunt mai îndepărtate, cu atât este mai slabă legătura dintre ele și cu atât mai des. încălcarea acestuia este posibilă.

cuplare completă Schema de încrucișare

Cantitate tipuri diferite gameții vor depinde de frecvența încrucișării sau de distanța dintre genele analizate. Distanța dintre gene este calculată în morganide: o unitate de distanță dintre gene situate pe același cromozom corespunde unui crossing de 1%. O astfel de relație între distanțe și frecvența de trecere poate fi urmărită doar până la 50 de morganide.

Baza teoretica Modele de moștenire legată sunt prevederi Teoria cromozomală a eredității , care a fost formulat și demonstrat experimental de T. Morgan și colaboratorii săi în 1911. Esența sa este următoarea:

Principalul purtător material al eredității sunt cromozomii cu gene localizate în ei;

Genele sunt localizate pe cromozomi într-o ordine liniară la anumiți loci, genele alelice ocupă aceiași loci ai cromozomilor omologi.

Genele situate pe același cromozom formează un grup de legătură și sunt moștenite predominant împreună (sau legate); numărul de grupuri de legătură este egal cu setul haploid de cromozomi.

În timpul gametogenezei (profaza I a meiozei), un schimb de alele

gene - crossing over, care rupe legătura dintre gene.

Frecvența de încrucișare este proporțională cu distanța dintre gene. 1morganid este o unitate de distanță egală cu 1% de trecere.

Această teorie a dat o explicație a legilor lui Mendel, a dezvăluit fundamentele citologice ale moștenirii trăsăturilor.

Fenomenul legăturii genelor stă la baza compilației hărți genetice ale cromozomilor– diagrame ale poziției relative a genelor în același grup de legătură. Metodele de cartografiere cromozomală au ca scop aflarea în ce cromozom și în ce locus (loc) se află o genă, precum și determinarea distanței dintre genele adiacente.

Acesta este un segment de linie dreaptă, pe care este indicată ordinea genelor și este indicată distanța dintre ele în morganide, este construit în funcție de rezultatele analizei încrucișării. Cu cât trăsăturile sunt moștenite mai des împreună, cu atât genele responsabile pentru aceste trăsături sunt localizate mai aproape de cromozom. Cu alte cuvinte, localizarea genelor în cromozom poate fi judecată după caracteristicile manifestării trăsăturilor în fenotip.

Atunci când se analizează legăturile genelor la animale și plante, se utilizează metoda hibridologică, la om - metoda genealogică, citogenetică, precum și metoda de hibridizare a celulelor somatice.

O hartă citologică a unui cromozom este o fotografie sau un desen exact al unui cromozom, care marchează secvența genelor. Este construit pe baza unei comparații a rezultatelor analizei încrucișărilor și rearanjamentelor cromozomiale.

1. Enumeraţi trăsăturile care caracterizează genotipurile descendenţilor rezultate din reproducerea sexuală. De ce aceste noi organisme au o capacitate crescută de adaptare la condițiile de mediu?
Genotipul urmașilor provine dintr-o combinație de gene aparținând ambilor părinți. Apariția de noi combinații de gene asigură o supraviețuire mai mare a indivizilor, o răspândire mai reușită și mai rapidă a speciei în condiții în schimbare.

2. Găsiți în figura din paragraf prima etapă a formării celulelor germinale. Ce proces asigură apariția mai multor celule dintr-un singur primar? Care este „perioada de reproducere din viața animalelor și plantelor”?
Prima etapă este sezonul de reproducere. În ea, celulele germinale primare se divid prin mitoză. Perioada de reproducere din viața animalelor și plantelor este perioada în care un animal sau o plantă poate participa la reproducerea sexuală.

3. Descrieți a doua etapă a gametogenezei - perioada de maturare a celulelor germinale ale organismelor masculine și feminine. Care sunt caracteristicile acestei perioade? De ce se formează un set modificat sau nou de gene în gameți în timpul maturării?
Etapa de creștere - celulele cresc în dimensiune și se transformă în spermatocite și ovocite de ordinul întâi. Acest stadiu corespunde interfazei I a meiozei. Replicarea moleculelor de ADN are loc cu un număr constant de cromozomi.
Etapa de maturare este a treia etapă a gametogenezei. În acest moment, recombinarea genelor, conjugarea cromozomilor și încrucișarea au loc în timpul meiozei. Prin urmare, se formează un set nou, modificat de gene.

4. Numiți nivelurile de formare a noilor combinații de gene.
1. trecere peste
2. divergenta independenta a cromozomilor in meioza
3. fuziunea gameților în timpul fecundației.

5. Folosind desenul din manual, descrieți modificările care apar cromozomilor în timpul procesului de trecere.
O pereche de cromozomi conjugați formează o bivalentă sau tetradă. În viitor, încrucișarea are loc între cromozomii bivalentului - acesta este fenomenul schimbului de secțiuni de cromozomi omologi. În fiecare astfel de punct, care se numește chiasmă, două dintre cele patru cromatide se încrucișează. Până la sfârșitul profazei, între cromozomii conjugați apar forțe de respingere. Cei doi omologi rămân legați în punctele în care a avut loc încrucișarea între cromatidele paternă și maternă.

6. Explicați de ce meioza stă la baza variabilității combinative.
Celulele formate ca urmare a meiozei diferă în ceea ce privește numărul de cromozomi. Datorită segregării aleatorii a cromozomilor în timpul anafazei 1, celulele primesc o mare varietate de combinații de cromozomi parentali. Luând în considerare și schimbul de regiuni omoloage ale cromozomilor în profaza 1, fiecare celulă rezultată este unică și irepetabilă în ceea ce privește un set de gene.

Analiza rezultatelor încălcărilor moștenirii legate de gene vă permite să determinați secvența genelor din cromozom și să faceți hărți genetice. Cum sunt legate conceptele de „frecvență de încrucișare” și „distanță între gene”? Care este importanța studierii hărților genetice ale diferitelor obiecte pentru cercetarea evolutivă?

Explicaţie.

1. Frecvența (procentul) de încrucișare între două gene situate pe același cromozom este proporțională cu distanța dintre ele. Încrucișarea între două gene are loc mai puțin frecvent cu cât acestea sunt mai aproape una de cealaltă. Pe măsură ce distanța dintre gene crește, probabilitatea ca încrucișarea le va separa pe doi cromozomi omologi diferiți crește din ce în ce mai mult.

Pe baza aranjamentului liniar al genelor pe un cromozom și a frecvenței de încrucișare ca indicator al distanței dintre gene, pot fi construite hărți ale cromozomilor.

2. În studiile procesului evolutiv sunt comparate hărți genetice ale diferitelor tipuri de organisme vii.

Notă.

Odată cu dezvoltarea geneticii moleculare, s-a demonstrat că procesele de evoluție lasă urme în genom sub formă de mutații. De exemplu, genomul cimpanzeilor și al oamenilor sunt 96% la fel, iar puținele regiuni care diferă ne permit să stabilim timpul de existență al strămoșului lor comun.

La fel cum analiza ADN-ului vă permite să determinați gradul de relație dintre doi oameni, aceeași analiză ADN (compararea genelor individuale sau a genomului întreg) vă permite să aflați gradul de relație dintre specii și cunoașterea numărului de diferențe acumulate, cercetătorii determina timpul de divergență a două specii, adică momentul în care a trăit ultimul lor strămoș comun. De exemplu, conform datelor paleontologice, strămoșul comun al oamenilor și al cimpanzeilor a trăit în urmă cu aproximativ 6 milioane de ani (de exemplu, descoperirile de fosile de Orrorin și Sahelanthropus, forme apropiate morfologic de strămoșul comun al oamenilor și al cimpanzeilor, au această vârstă). Pentru a obține numărul observat de diferențe între genomi, pentru fiecare miliard de nucleotide ar fi trebuit să existe o medie de 20 de modificări pe generație.

ADN-ul uman este omologul ADN-ului macacului cu 78%, taurului cu 28%, șobolanului cu 17%, somonului cu 8%, E. coli cu 2%.

Pentru a construi un arbore filogenetic, este suficient să luăm în considerare câteva gene care sunt prezente în toate organismele pe care dorim să le includem în acest arbore (de obicei, cu cât mai multe gene, cu atât elementele arborelui sunt mai fiabile statistic - ordinea de ramificare și lungimile ramurilor).

Este posibil, folosind tehnici genetice (studiul structurii cromozomilor, compararea hărților genetice, stabilirea alelelor genelor), să se determine cu suficientă acuratețe filogenia mai multor specii înrudite pe o perioadă de timp în care acestea s-au îndepărtat de ordinea generală. Dar această abordare este aplicabilă doar formelor foarte apropiate, bine studiate genetic și, de preferință, încrucișate între ele, adică. la foarte puţine şi foarte înguste grupuri sistematice care au apărut relativ recent.