Методы изучения наследственности
Понятие о реакции, обмене веществ.
После проверки и утверждения установленных Г. Менделем закономерностей было накоплено большое количество фактов, когда эти закономерности нарушались и выяснилось, что:
1) один и тот же ген может оказывать влияние на несколько различных признаков.
2) происходит взаимодействие генов, когда один и тот же наследственный признак развивается под влиянием многих генов.
Таким образом, фенотипическое выражение большинства признаков и свойств организма определяется в онтогенезе взаимодействием многих генов. Это явление получило название плейотропия. Биохимическая природа плейотропного действия генов объясняется тем, что один белок – фермент, образующийся под контролем одного гена, не только определяет развитие одного, основного признака, но и воздействует на вторичные реакции биосинтеза других признаков и свойств, вызывая их изменения.
Теоретически любой ген, взаимодействуя с остальными, должен модифицировать проявление любого гена. В 1919 году К.Бриджес сформулировал понятие гены – модификаторы. Рассматривая действие гена, его аллелей, необходимо учитывать не только генные взаимодействия, но и модифицирующее действие среды, в которой развивается организм. Способность генотипа так или иначе проявляется в различных условиях среды отражает норму его реакции – способность реагировать на варьирующие условия развития. Норму реакции необходимо учитывать при экспериментах и при выведении новых форм хозяйственно – ценных организмов. Отсутствие изменений в проявлении признака указывает на то, что используемое воздействие не влияет на данную норму реакции, а гибель организма – на то, что оно уже за пределами нормы реакции. Любое экологическое и биологическое свойство, будь то зимостойкость или засухоустойчивость, теневыносливость или светолюбие у организмов не беспредельно. Границы их колебания, называемые нормой реакции, обусловлены наследственностью.
Совокупность биохимических процессов, обеспечивающих рост и развитие клетки, называется обменом веществ или метаболизмом. Цитоплазматические организмы – митохондрии содержатся в большем количестве в той части клетки, где обмен веществ наиболее интенсивен. При этом идёт постоянный процесс превращений мембран одних структур в другие, одних компонентов клетки в другие. Мембрана –это активный молекулярный комплекс, способный осуществлять обмен веществ и энергии.
Для изучения наследственности по М. Котову (1997) используются следующие методы: гибридологический, цитологический, биохимический, биофизический, математический и сочетание перечисленных методов в разных вариантах.
Гибридологический метод, получивший название генетического анализа, изучает характер наследования признаков по потомству. Гибридологическим анализом устанавливается степень родства изучаемых растений по сходству признаков у родителей и детей в ряду поколений. Генеалогический метод – один из вариантов генетического анализа. Этот метод имеет большое значение при изучении наследственности человека, а также долго живущих и поздно вступающих в репродуктивную фазу организмов.
Цитологическим анализом устанавливаются клеточные структуры с наследственным материалом, количество и строение хромосом, место локализации в хромосомах участков с разной активностью. Этот метод возник и совершенствовался параллельно с генетическим анализом.
Биохимическим методом анализируются строение и свойства наследственного вещества (нуклеиновых кислот), их функциональная неоднородность (триплетный код), продукты функционирования генов (ферменты). Этот метод в сочетании с гибридологическим и цитологическим используется для детального изучения процессов, происходящих в клетках при размножении и онтогенезе.
Из биофизических методов наиболее эффективным оказался метод радиоавтографии, позволивший изучить тонкую структуру молекулы ДНК и принцип её удвоения.
Математические методы широко используются для оценки различных генетических параметров, построения моделей поведения генотипов, распознавания образов при расшифровке строения генов.
ТЕМА 3
ПОНЯТИЕ ОБ ИЗМЕНЧИВОСТИ
Вопросы лекции:
3.1 Внутривидовая изменчивость и её формы