Генетика. основные понятия и законы

Закон сцепленного наследования

В 1911 году Томасом Морганом был сформулирован закон сцепленного наследования — сцепленные гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются вместе и не обнаруживают независимого расщепления.

В каждой хромосоме сосредоточено несколько тысяч генов, по которым одна особь данного вида отличается от другой. Выясняя вопрос, как будут наследоваться признаки этих генов, Морган установил, что гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются сцеплено, вместе, как одна альтернативная пара, не обнаруживая независимого наследования.

Сцепление не всегда бывает абсолютным. В профазе первого деления мейоза при конъюгации хромосом происходит их перекрест, вследствие чего гены, находящиеся в одной хромосоме, оказывались в разных гомологических хромосомах и попадали в разные гаметы.

Схема перекреста хромосом

Два гена, расположенные в одной хромосоме (светлые круги в одной из хромосом), в результате перекреста оказываются в разных гомологичных хромосомах.

Такой обмен приводит к перегруппировке сцепленных генов и является одним из источников комбинативной изменчивости.

Перекрест хромосом играет определенную роль в эволюции, так как новое сочетание генов вызывает появление новых признаков, которые могут оказаться полезными или вредными для организма и повлиять на их выживаемость.

Ген может одновременно влиять на формирование нескольких признаков, проявляя при этом множественное действие.

Что такое генетика?

Основными объектами изучения генетики являются гены – участки ДНК (деоксирибонуклеиновой кислоты), которые содержат информацию о наследственных свойствах организма.

Генетика изучает как наследственные факторы передаются от одного поколения к другому, и какие явления и процессы влияют на генетический материал.

Эта наука играет важную роль в различных областях, таких как медицина, сельское хозяйство, эволюция и генетическая инженерия. Она помогает понять причины различных генетических заболеваний, разрабатывать методы лечения, повышать урожайность сельскохозяйственных растений и развивать новые виды генетической модификации.

Изучение генетики позволяет раскрыть глубокие закономерности наследования и вариабельности, а также открыть потенциал для новых открытий и научных исследований.

Определение генетики

Основной объект изучения генетики — генотип, представляющий собой набор генов, ответственных за наследственные характеристики организма. Генетика изучает передачу генов от родителей к потомкам и влияние генотипа на фенотип, то есть на внешние проявления наследственных признаков.

Генетика имеет огромное значение в разных областях науки и практической деятельности. Эта наука помогает понять причины наследственных заболеваний и разработать методы их профилактики и лечения. Генетика также применяется в сельском хозяйстве для селекции растений и животных с нужными наследственными характеристиками. Она дает возможность проводить генетические исследования для определения родственных связей и идентификации личности.

Основными принципами генетики являются законы Менделя, которые описывают правила наследования отдельных наследственных признаков. Генетика также использует методы генетической анализа, молекулярной клонирования и генной инженерии для изучения генов и их функций. Современные технологии генетики позволяют проводить генетическое тестирование, генотипирование и секвенирование геномов, что открывает новые возможности для изучения наследственных болезней и разработки инновационных методов их лечения.

История развития генетики

История генетики начинается с древних времен, когда ученые и философы задумывались о происхождении жизни и наследственности. Однако, настоящая наука генетика возникла только в конце XIX века благодаря работам таких ученых, как Шарль Дарвин, Грегор Мендель, Фридрих Михельсен и Томас Морган.

Шарль Дарвин изучал эволюцию и природу наследственности живых организмов. В своей работе «Происхождение видов» он предложил теорию естественного отбора, которая объясняла, как изменения в генетическом материале могут приводить к развитию новых видов.

Грегор Мендель провел ряд экспериментов с горохом и обнаружил законы наследования, которые стали известны как законы Менделя. Он открыл понятия доминантности и рецессивности генов, а также закономерности их комбинирования при скрещивании.

Фридрих Михельсен изучал хромосомы и открыл процесс мейоза – деление, при котором образуются гаметы – половые клетки, содержащие половое наследственное материал.

Томас Морган сформулировал теорию о связи наследственности с положением генов на хромосомах. Он провел ряд экспериментов на мухах и обнаружил, что некоторые гены передаются вместе, а значит, находятся на одной хромосоме.

В XX веке генетика стала еще более развитой наукой благодаря открытию структуры ДНК и изучению молекулярной генетики. Эти открытия позволили ученым понять механизмы наследования и развить методы генетической инженерии.

Роль генетики в настоящее время

Генетика помогает нам понять, как работает наш организм и как наши гены влияют на наше здоровье. Она помогает выявлять причины наследственных болезней и разрабатывать методы их предотвращения и лечения.

Кроме того, генетика играет важную роль в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Благодаря генетическим исследованиям мы можем создавать более устойчивые и питательные сорта растений, а также повышать качество продуктов питания.

Другие области, где генетика играет роль, включают эволюционную биологию, криминалистику, антропологию и выявление родственных связей. Генетические исследования могут помочь определить наши генеалогические связи и узнать о происхождении нашего народа.

Таким образом, генетика играет непреходящую роль в нашей жизни, помогая нам понять самих себя и мир, в котором мы живем.

Сформулированные Г. Менделем законы

Правило доминирования, или первый закон: при моногибридном скрещивании у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки — оно фенотипически единообразно.

Закон расщепления, или второй закон Г. Менделя: при скрещивании гибридов первого поколения в потомстве происходит расщепление признаков в отношении 3:1 — образуются две фенотипические группы — доминантная и рецессивная.

Закон независимого наследования (третий закон): при дигибридном скрещивании у гибридов каждая пара признаков наследуется независимо от других и дает с ним разные сочетания. Образуются четыре фенотипические группы, характеризующиеся отношением 9:3:3:1.

Ход моногибридного скрещивания (первый и второй законы Менделя)

Светлые кружки — организмы с доминантными признаками; темные — с рецессивным признаком.

Правило доминирования, или первый закон	В первом поколении F₁, в результате скрещивания гороха с желтыми и зелеными семенами все семена оказываются желтыми (единообразными)
Закон расщепления, или второй закон Менделя	в F₂ наблюдается расщепление в соотношении 3:1, то есть три четверти особей несут доминантный признак и одна четверть — рецессивный

Гипотеза чистоты гамет: находящиеся в каждом организме пары альтернативных признаков не смешиваются и при образовании гамет по одному от каждой пары переходят в них в чистом виде.

Для объяснения наблюдаемых закономерностей Мендель выдвинул гипотезу чистоты гамет, предположив следующее:

любой признак формируется под влиянием материального фактора (гена).
Фактор, определяющий доминантный признак, он определил заглавной буквой А, а рецессивный — а. Каждая особь содержит два фактора, определяющих развитие признака, один она получает от матери, другой — от отца.
При образовании гамет у животных и спор — у растений происходит редукция факторов и в каждую гамету или спору попадает только один.

Согласно этой гипотезе ход моногибридного скрещивания записывают так:

При любых сочетаниях гамет все гибриды имеют одинаковый генотип и фенотип.

В F₂ расщепление по генотипу будет 1АА; 2Аа; 1аа, а но фенотипу: 3 желтых, 1 зеленый (3:1).

Иногда у гибридов F₁, не наблюдается полного доминирования, их признаки носят промежуточный характер. Такой характер наследования называют промежуточным, или неполным доминированием.

Пример: моногибридное скрещивание ночной красавицы: при неполном доминировании в F2 расщепление по фенотипу и генотипу выражается одинаковым соотношением: 1:2:1 (1 белый, 2 розовых, 1 красный).

Дигибридное скрещивание

Здесь гомозиготные родители отличались друг от друга по двум парам признаков; окраска семян (желтая и зеленая), форме семян (гладкая и морщинистая). В F₂ произошло расщепление в соотношении 9:3:3:1.

Характер наследования был определен как независимое и сформулирован третий закон Менделя, или закон независимого наследования.

Независимое наследование имеет огромное значение для эволюции, так как является источником комбинативной изменчивости и многообразия живых организмов.

Принципы генетики

Одним из основных принципов генетики является принцип Менделя о наследовании. Согласно этому принципу, наследственные характеристики передаются от родителей к потомкам в форме генов. Гены содержат информацию о наших физических и психических свойствах, таких как цвет глаз, тип кожи или предрасположенность к определенным заболеваниям.

Принцип доминантности генов — еще один важный принцип генетики. Согласно этому принципу, некоторые гены могут быть доминантными и оказывать сильное влияние на развитие организма. В то же время, другие гены могут быть рецессивными и проявляться только в том случае, если они присутствуют в обоих копиях. Этот принцип помогает объяснить, почему некоторые наследственные характеристики проявляются у некоторых людей, а у других — нет.

Генетика также основывается на принципе мутаций. Мутация — это изменение генетического материала, которое может возникнуть само по себе или под воздействием внешних факторов. Мутации могут быть полезными, позволяя организмам приспособиться к изменяющейся среде. Однако, они также могут быть вредными, вызывая различные заболевания и расстройства.

Еще одним принципом генетики является принцип вероятности. Генетика основывается на статистических методах и вероятностных расчетах, которые позволяют прогнозировать, сколько вероятность того, что определенное наследственное свойство будет передано от родителей к потомкам. Этот принцип помогает установить связь между генетическими факторами и нашими физическими и психическими характеристиками.

Принципы генетики
Принцип наследования Менделя
Принцип доминантности генов
Принцип мутаций
Принцип вероятности

Наследование генов

Основные принципы наследования генов включают доминантность и рецессивность генов, а также законы Менделя. Гены могут быть доминантными или рецессивными, в зависимости от того, какое действие они оказывают на наследственный признак. Если ген доминантный, то его проявление будет подавлять проявление гена, который является рецессивным. Однако, при наличии двух рецессивных генов, проявляется их признак.

Законы Менделя описывают способ, с которым гены наследуются от родителей к потомкам. Первый закон Менделя, известный как закон однородного разброса, утверждает, что гены наследуются независимо друг от друга. То есть, при скрещивании особей с разными генотипами, каждый ген наследуется независимо и с равной вероятностью.

Наследование генов имеет множество практических применений в сельском хозяйстве, медицине, криминалистике и других областях. Например, генетические тесты могут помочь выявить наличие генетических заболеваний и рассчитать риск их передачи потомкам. Также, путем модификации генов, ученые могут создавать растения с повышенным урожаем и устойчивостью к болезням.

ДНК и гены

Гены ответственны за наследственные признаки и влияют на различные аспекты жизнедеятельности организма, включая его внешний вид, поведение, подверженность определенным заболеваниям и прочее. Каждый ген содержит уникальную последовательность нуклеотидов, которая определяет порядок аминокислот в белке, который будет синтезирован в результате этого гена.

ДНК и гены тесно связаны между собой — каждый ген является участком ДНК. Генетика изучает структуру и функции генов, а также передачу наследственных признаков от одного поколения к другому. Она помогает разобраться в механизмах наследования заболеваний, изучает эволюцию и влияет на развитие различных областей науки и медицины, таких как генетическая терапия и генные технологии.

Взаимодействие аллельных генов

Аллели одного гена, находясь в одном организме, взаимодействуют между собой, и от этого взаимодействия зависит, как проявит себя признак, обусловленный соответствующим геном.

Полное доминирование

Чаще всего встречается такой тип взаимодействия как полное доминирование, при котором один аллельный ген проявляется и полностью подавляет проявление другого аллельного гена. В данном случае первый называется доминантным, а второй — рецессивным.

В генетике принято доминантный ген обозначать большой латинской буквой (например, ), а рецессивный — малой (). Если особь гетерозиготна, то ее генотип будет . Если гомозиготна, то или .

В случае полного доминирования генотипы и будут иметь одинаковый фенотип.

Полное доминирование наблюдается при проявлении, например, цвета семян гороха. У гетерозиготных () растений по этому признаку семена всегда желтые, как и у гомозиготных по доминантному аллелю (). Зеленый цвет определяется рецессивным аллелем и поэтому подавляется.

При множественном аллелизме отношения между аллелями могут быть неоднозначными. Если имеет место быть исключительно полное доминирование, то один ген может быть доминантным по отношению ко второму, но рецессивным по отношению к третьему. В таком случае строят ряды ( > > > …), в которых отражают отношения доминирования. Так, например, наследуется окраска шерсти у многих животных, цвет глаз.

Кроме полного доминирования встречаются и другие типы взаимодействия аллелей: неполное доминирование, кодоминирование, сверхдоминирование, комплементация аллелей и некоторые другие.

Неполное доминирование

В случае неполного доминирования гетерозиготный генотип будет иметь промежуточное значение признака. В этом случае доминантный аллель лишь частично подавляет рецессивный. В результате в фенотипе проявляется некое промежуточное значение признака.

Например, цвет цветков ночной красавицы с генотипом красный, — белый, — розовый.

При неполном доминировании значение признака не обязательно будет ровно «по середине». Чаще бывает отклонение в сторону доминантного, то есть когда фенотип генотипа хоть и не сходен с , но ближе к нему, чем к фенотипу генотипа .

Кодоминирование

При кодоминировании два аллельных гена, оказавшись в одном организме, полностью проявляют себя. Ни один из них никак не подавляет другой. В случае кодоминирования отсутствуют доминантно-рецессивные отношения между аллелями. В итоге в организме синтезируется два разных белка, определяющих один и тот же признак. Нечто похожее происходит при сверхдоминировании и межаллельной комплиментации.

При множественном аллелизме в одной паре аллелей может быть отношение полного доминирования, а в другой — кодоминирования. Так, например, обстоит дело с группами крови человека. Аллель является рецессивным и подавляется доминантными аллелями и . Если организм , то у него первая группа крови. Если или — вторая, или — третья. Если же человек имеет аллели и , то есть генотип , то у него четвертая группа крови, при которой в крови присутствуют два антигена (за наличие одного отвечает аллель , за наличие другого — ).

Сверхдоминирование

Сверхдоминирование — это такой тип взаимодействия аллельных генов, когда у гетерозиготных особей () признак сильнее проявляется, чем у обеих гомозиготных ( и ). Причина подобного явления лежит в достаточно сложных биохимических процессах, связанных с тем, что аллели кодируют несколько разные, но аналогичные по своим функциям полипептиды. В итоге признак как бы накапливается. Сверхдоминирование лежит в основе такого явления как гетерозис, когда дочерние организмы более жизнеспособны, чем родительские.

Помимо перечисленных существуют и другие более редкие типы взаимодействия аллелей.

Аллельные гены

Клетки нашего организма имеют диплоидный набор хромосом, они в свою очередь состоят из пары хроматид, разбитых на участки (гены). Разные формы одинаковых генов (например карие/гoлyбые глаза), расположены в одних и тех же локусах гомологичных хромосом, носят название аллельных генов. В диплоидных клетках гены представлены двумя аллелями, один от отца, другой от матери.

Аллели делятся на доминантные и рецессивные. Доминантная аллель определят, какой признак будет выражен в фенотипе, а рецессивная – передается по наследству, но в гетерозиготном организме не проявляется.

Существуют аллели с частичной доминантностью, такое состояние называется кодоминантностью, в таком случае оба признака будут проявляться в фенотипе. Например, скрещивали цветы с красными и белыми соцветиями, в результате в следующем поколении получили красные, розовые и белые цветы (розовые соцветия и есть проявлением кодоминантности). Все аллели обозначают буквами латинского алфавита: большими – доминантные (АА, ВВ), маленькими – рецессивные (аа,bb).

Влияние рецессивного омега на наследование

Влияние рецессивного омега на наследование может быть различным. Он может быть ответственным за появление рецессивных генетических заболеваний и нарушений, так как в таком случае для проявления этих заболеваний необходимо, чтобы оба родителя передали рецессивный омега-аллель потомку. Это может быть связано с наличием гетерозиготного генотипа у родителей, при котором они сами не проявляют заболевание, но могут передать его своему потомку.

Также, рецессивный омега играет важную роль в изучении вероятности наследования генетических свойств. При наличии рецессивного омега в генотипе, процент вероятности передачи его потомком может быть более низким, чем в случае наличия доминантного омега. Это может быть полезной информацией для оценки риска появления определенных генетических заболеваний в семье и планирования беременности.

Омега-аллель проявляется только в отсутствии доминантного аллеля
Может быть ответственным за рецессивные генетические заболевания
Вероятность наследования рецессивного омега может быть низкой

Доминантные и рецессивные генетические заболевания человека

Многие генетические признаки или заболевания человека классифицируются просто как «доминантные» или «рецессивные». Особенно с так называемыми рецессивными заболеваниями, которые действительно являются фактором рецессивных генов, но могут чрезмерно упрощать лежащие в основе m на молекулярной основе и приводят к непониманию природы доминирования. Например, рецессивное генетическое заболевание фенилкетонурия (PKU) является результатом любого из большого числа (>60) аллелей в локусе гена для фермента фенилаланингидроксилазы (PAH ). Многие из этих аллелей производят мало или не производят PAH, в результате чего субстрат фенилаланин (Phe) и его побочные продукты метаболизма накапливаются в центральной нервной системе и может вызвать серьезную умственную отсталость при отсутствии лечения.

Чтобы проиллюстрировать эти нюансы, генотипы и фенотипические последствия взаимодействий между тремя гипотетическими аллелями PAH показаны в следующей таблице:

Генотип	PAH активность	конц	ФКУ?
AA	100%	60 мкМ	Нет
AB	30%	120 мкМ	Нет
CC	5%	200 ~ 300 мкМ	Гиперфенилаланинемия
BB	0,3%	600 ~ 2400 мкМ	Да

У здоровых людей, гомозиготных по стандартному функциональному аллелю (AA ), активность PAH является стандартной (100%), а концентрация фенилаланина в крови составляет около 60 мкМ (= мкмоль / л ). У нелеченных лиц, гомозиготных по одному из аллелей PKU (BB ), активность PAH близка к нулю, в десять-сорок раз превышает стандартную, и индивидуум проявляет PKU.

В гетерозиготе AB активность PAH составляет только 30% (а не 50%) от стандарта, в крови повышено на два -кратно, и у человека не проявляется ФКУ. Таким образом, аллель A является доминантным по отношению к аллелю B в отношении PKU, но аллель B не полностью доминирует по отношению к аллелю A аллель в отношении его молекулярного эффекта, определение уровня активности PAH (0,3%

Для третьего аллеля C гомозигота CC продуцирует очень небольшое количество фермента PAH, что приводит к несколько повышенному уровню в крови, состояние, называемое гиперфенилаланинемия, которое не приводит к умственной отсталости.

То есть отношения доминирования любых двух аллелей могут варьироваться в зависимости от какой аспект фенотипа рассматривается. Обычно более полезно говорить о фенотипических последствиях аллельных взаимодействий, вовлеченных в любой генотип, чем пытаться разделить их на доминантные и рецессивные категории.

Что изучает генетика

Генетика изучает закономерности наследования. И хотя давно уже люди заметили сходство между родителями и потомством, научная дисциплина генетика появилась не так давно. В середине XIX века чешский монах Грегор Мендель изучал растения гороха и благодаря его заслугам генетика стала наукой.

Грегор Мендель

Вывел математические закономерности наследования, а без математики наука не является наукой.
Разработал надёжный метод изучения наследования признаков.

Но, к сожалению, основатель направления, которое перевернёт биологию, не получил в своё время должного признания.

Однако тогда не было такой ясной информации о генах, какая есть сейчас. Под генами Грегор Мендель подразумевал некие наследственные задатки или факторы, которые отвечали за передачу признака от родителей к потомству.

Термин «генетика» ввёл в 1905 году английский биолог William Bateson. Он был одним из тех учёных, которые наткнулись на работу Грегора Менделя и признали его как основоположника науки генетики. В начале XX века Томас Хант Морган и Кальвин Бриджес совместно доказали, что гены находятся в хромосомах. Хромосомы передаются следующему поколению и таким образом происходит наследование признаков. В 1953 году была открыта структура молекулы ДНК, а позже выяснена молекулярная структура гена.

Омегаверс – что это такое

В омегаверсе мужчины разделены на три категории: альф, бет и омег. При этом омеги являются самыми редкими и слабыми из всех трех категорий. Что же делает их особенными?

Омеги обладают уникальной физиологией — у них есть головная течка, которая проявляется периодическим выделением специфического запаха. Этот запах привлекает альф и заставляет их реагировать на него. Омеги могут стать альфами. В редких случаях у омеги может пробуждаться «истинная альфа» — мощный и влиятельный в обществе лидер

При этом омегу становится неважно, кто ему пара — он может выбрать своего партнера самостоятельно. Омеги могут быть сильными и способными защищать себя

В отличие от стереотипа о слабом и беззащитном омеге, в омегаверсе они могут обладать силой и бедрами, которые могут удержать альфу.

Омегаверс предлагает своеобразную иерархию в отношениях между парой — омегой и его партнером. Альфы обычно занимают более высокую позицию в иерархии, в то время как омеги чувствуют себя особенными и важными в своем статусе. Именно в этой иерархии они могут чувствовать себя в безопасности и находить свое место в мире.

Стоит отметить, что омегаверс — это не только сексуальная и эротическая фантазия, но и социальное разделение, образом, в котором омеги и альфы занимают разные стороны этого деления. Омегаверс позволяет исследовать взаимоотношения между двумя особыми категориями и создавать интересные сюжетные линии.

В омегаверсе описание перерастает просто волосяной покрышки и желание быть в течку, нередко между омегами и альфами возникает особый бонд. Например, альфы могут помечать омегу своей меткой, чтобы показать принадлежность к своему партнеру и взаимное чувство симбиоза.

Омегаверс — это один из тех жанров, который существует во взаимодействии с гамма и альфой

Гамма является нечто средним между альфой и омегой, сравнима с омегой среднего поколения, может уделить внимание как всем альфам, так и омегам, и чувствуют себе более комфортно со строем течки, альфа же могут быть самыми сильными, яркими и привлекательными

В итоге, омегаверс — это жанр, который состоит из многих аспектов и особенностей, созданный для того, чтобы показать мир, где омеги и альфы — это не только персонажи и жанры, но и развивающиеся сюжеты, исследующие основные черты их личности.

Примеры известных брэндов омегаверса:

Альфы стоят на страже омеги, готовые защитить их от любой опасности.
Альфа находит своего омегу и помечает его, чтобы показать принадлежность и взаимное чувство.
Омеги хотят обрести своего альфа и ищут свою пару в мире, где альфы и омеги занимают разные стороны этой трофейной иерархии.

Особенности омегаверса:

Уникальная физиология омеги, включая головную течку и запах, который влияет на альф.
Возможность омеги стать альфой и выбирать своего партнера самостоятельно.
Иерархия и социальное разделение в обществе, где альфы и омеги занимают разные стороны.
Особый бонд между омегой и альфой, помечение омеги меткой.