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.

На эту тему Вы также можете почитать

Добавить комментарий

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