Хромосомы. Клеточное деление и репродукция.

Как мудро придумано природой: при слиянии двух гамет (половых клеток) получается новый организм. То есть постоянно происходит передача (обмен) родовых признаков, что, как известно, является одним из важных условий жизнеспособности организма и его потомства. Процесс образования соматических и половых клеток имеет различия. Соматические (клетки, из которых состоят структуры и органы тела) имеют в своем составе в два раза больше хромосом, в отличие от половых. При оплодотворении две половые клетки, или гаметы, объединяются и число хромосом в образовавшейся клетке — зиготе — становится равной числу обычной соматической клетки. Зигота, путем многократных делений и преобразований превращается в эмбрион, зародыш, плод. А как же происходит образование половых клеток, и чем оно отличается от образования обычных, соматических клеток? Как все происходит?

В процессе митоза, или простого клеточного деления, происходящего при образовании соматических клеток, клетки делятся, в точности копируя самих себя. Этот процесс состоит из нескольких фаз. Сначала ДНК каждого гена расцепляется реплицируется, в результате чего образуются две идентичные двойные полинуклеидные цепи ДНК. Эти цепи окружаются белковой «оболочкой» и приобретают вид двух идентичных нитей — хроматид. Таким обра­зом, каждая хромосома оказывается представленной парой хроматид, соединенных друг с другом центроме­рой. Затем хроматиды отделяются одна от другой и пе­рераспределяются в виде хромосом между двумя до­черними клетками. Тем самым формируются две новые клетки, каждая из которых содержит 23 пары хромосом, идентичные хромосо­мам материнской клетки.

Митоз — процесс простого клеточного де­ления, приводящий к образова­нию двух дочерних клеток иден­тичных материнской.

Процесс клеточного деления, приводящий к образованию половых клеток (яй­цеклеток или сперматозоидов), называется мейозом. Половые клетки, образу­ющиеся во время мейоза, насчитывают только полови­ну генетического материала материнской клетки — 23 хромосомы. Перегруппировка генов и хромосом, к которой приводит мейоз, напоминает перетасовку и раздачу колоды карт: вероятность того, что у двух род­ных братьев или сестер окажется одинаковый набор хромосом, равняется 1 к 281 триллиону. Впрочем, по­лучив это отношение, мы оставили неучтенным тот факт, что в процессе деления клетки часто имеет мес­то кроссинговер — перекрест хромосом, в ре­зультате которого происходит обмен генами между противоположными хромосомами. Поэтому повторе­ние одной и той же комбинации генов практически ис­ключено.

Мейоз — процесс редукционного деления, происходящий при образовании половых клеток и приводящий к большому числу различных хро­мосомных комбинаций.

Кроссинговер — процесс в ходе мейоза, в результа­те которого происходит обмен ге­нетическим материалом (то есть каким-то количеством генов) меж­ду гомологичными хромосомами. Увеличивает вероятность случай­ного набора генов у потомков.

Пол зарождающегося организма определяется сперматозоидом, оплодотворя­ющим яйцеклетку. Все яйцеклетки несут в себе Х-хромосому, тогда как спермато­зоид может иметь с равной вероятностью как Х-, так и Y-хромосому. Соединение двух Х-хромосом обуславливает развитие женского организма, а слияние Х- и Y- хромосом – мужского.

 

Комбинации генов

Из десятков тысяч генов человека почти все разбиты на пары. Альтернативные той же пары генов называются аллелями. Один из генов этой пары наследуется от матери, другой — от отца. Неко­торые наследственные черты, например цвет глаз, пе­редаются одной парой генов, другие — системой не­скольких взаимодействующих пар генов. Что касает­ся такого признака, как цвет глаз, то ребенок может унаследовать от отца аллель карих глаз (В), а от ма­тери — аллель голубых глаз (в). Следовательно, генотип ребенка, отвечающий за цвет глаз, будет Вв. Но как эти гены сочетаются друг с другом? Какого цвета будут глаза у ребенка? В нашем примере с цве­том глаз все просто: аллель карих глаз (В) является доминантным, а аллель голубых глаз (в) — рецессивным. Присутствие в паре доминантного гена приводит к проявлению того специфического при­знака, за который он отвечает. Тем самым у человека, имеющего генотип Вв или ВВ, будут карие глаза. Этот проявившийся признак называется фенотипом.

Рассмотрим другой случай. Допустим, что генотип отца — Bв (карие глаза), а генотип матери — вв (голубые глаза). Все дети этих родителей унаследуют от ма­тери рецессивный ген голубых глаз. От отца, однако, им может достаться либо доминантный ген карих глаз (В), либо рецессивный ген голубых глаз (в). Следова­тельно, дети будут либо голубоглазыми (вв), либо ка­реглазыми (Вв). Если нам известен генотип родителей,то мы можем определить для их детей все возможные генотипы и фенотипы, а также вероятности каждого  из них.

Проявление большинства признаков, включая и цвет глаз, обусловлено, как правило, не одной парой генов, а комбинацией множества генных пар — как с наличием, так и с отсутствием доминантности, — взаимодействующих друг с другом различным образом. Так, например, за такой физический признак, как рост человека, отвечают несколько генов или генных пар, которые, объединяясь и дополняя друга, приводят к тому, что на свет появляются люди с разным ростом, размером конечностей и других органов. Генные пары могут взаимодействовать и таким образом, что одна из них будет либо способствовать, либо препятствовать экспрессии генов другой пары. Система разных типов взаимодействий генов и генных пар называется полигенной   системой   наследования.

Подобные системы часто приводят к появлению фенотипов, которые заметно отличаются от фенотипов обоих родителей. Признаки, на проявление которых влияет множество фаторов, включая факторы окружающей среды, называют мультифакторными.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *