Наследственность дискретна что значит
Что такое наследственность?
Сможет ли в семье кареглазых родителей родиться голубоглазый малыш? Чтобы не гадать на кофейной гуще, достаточно подробнее изучить особенности наследственности генов. Что такое наследственность, как сочетание генов может повлиять на характер и внешность ребенка — попытаемся разобраться в основах генетики вместе.
Что такое наследственность
Наследственность — это умение организма передавать потомкам собственные признаки и особенности развития или свойство быть похожим на родителей. Например, ребенок может перенять определенные черты характера, внешности, задатки, тип обмена веществ и заболевания родителей — любые признаки, характерные для данного биологического вида. Все это возможно благодаря молекулам ДНК — генетическому материалу клеточных организмов. В то же время каждый отдельный индивид всегда имеет и собственные отличительные признаки и особенности.
Краткая история генетики — науки о наследственности
Сейчас благодаря развитию генетики мы знаем главные качества наследственности, можем разобраться в ее свойствах и закономерностях.
Виды генетики
Генетику человека разделяют на несколько разделов:
Виды наследственности
Ядерная или хромосомная наследственность человека
Этот вид наследственности связан с передачей наследственных признаков, расположенных в хромосомах ядра.
Критерии типов ядерной наследственности:
Цитоплазматическая или нехромосомная наследственность
Эта наследственность осуществляется с помощью молекул ДНК, находящихся вне хромосом, в пластидах и митохондриях.
Наследственность и заболевания
Часто вместе с чертами характера и особенностями внешности детям от родителей передаются и многие заболевания. Вероятность развития болезни у ребенка увеличивается, если наследуется от обоих родителей. А избежать этого стало возможно благодаря специальным генетическим исследованиям. Все генетические заболевания разделяют на следующие группы:
Таким образом, факторы окружающей среды могут послужить триггерами, а вовлеченные гены могут повысить шанс человека заболеть. Сюда относится большинство психических заболеваний.
Как открывались тайны наследственности. Основные понятия генетики. Урок 1
Все организмы, обитающие на Земле – продукт долгой эволюционной истории её жизни. Все они разделяют эту историю, но, насколько нам известно, только люди задаются вопросом о процессах, приведших к их происхождению. Хотя мы ещё далеки от полного открытия этих секретов, но нам уже многое удалось узнать. Тайны наследственности приоткрылись благодаря трудам многих учёных.
Сходство между родственными организмами и членами одной семьи отмечались издавна, но долгое время небыло никакого внятного объяснения этому процессу. До XX в. тайны наследственности объяснялись при помощи двух концепций. Первая – что наследственность внутривидова. Вторая – что черты передаются непосредственно от родителей потомству. Взятые вместе эти идеи привели к взгляду на наследование, как результат смешения признаков внутри фиксированного, неизменного вида.
Считалось, что черты передаются через кровь и смешиваются в потомстве. Эта идея сохраняется сегодня в использовании слова «родословная», когда речь идёт о разведении домашних животных, таких, как лошади.
Однако эти два классические предположения привели к парадоксу. Если никакие характеристики кроме видовых не влияют на изменение вида и вариации внутри него смешиваются в каждом поколении, тогда все особи его должны иметь одинаковый внешний вид. Но этого не происходит.
Шотландский пони
Ранние ботаники производили гибридизацию растений, чтобы раскрыть тайны наследственности
Одним из первых исследователей, достигших результатов в гибридизации и задокументировавших успешность результатов, был немецкий ботаник Йозеф Кёльрёйтер. В 1760 г он произвёл перекрёстное опыление различных сортов табака и получил плодовитое потомство.
Гибриды отличались от обоих родительских сортов, но были похожими друг на друга. Когда он скрестил между собой гибриды, то получились сильно изменчивые растения. Одни из них напоминали родителей, другие были похожи на «бабушек» и «дедушек». Такая вариация противоречила теории прямой передачи. Эту работу можно рассматривать как начало современной генетики.
Сине-зелёный табак
В течение следующих 100 лет другие исследователи разработали теорию Кёльрёйтера. Английский растениевод Т. Найт в 1823 г скрестил два сорта садового гороха (лат. Pisum). Один из которых имел зелёные семена, другой жёлтые. Оба они были самоопыляемыми, это значит, что их потомство было однородным от поколения к поколению. При скрещивании все потомки первого поколения имели жёлтые семена. Среди потомков второго поколения при скрещивании гибридов первого поколения наблюдались как жёлтые, так и зелёные семена.
Другие учёные получали результаты, подобные Найту, подтверждали, что среди потомства распределялись альтернативные формы наблюдаемых признаков. Это разделение привело Грегора Менделя к пониманию природы наследственности. Тайны наследственности начали приоткрываться.
Так в рамках обманчиво простых результатов появились задатки научной революции. Но прошло ещё одно столетие, прежде чем результат этих работ был оценен.
Мендель был первым, кто количественно оценил результаты скрещивания
Грегор Мендель родился в 1822 г в Австрии в семье крестьянина, получил образование в монастыре и продолжил изучать естественные науки и математику в Венском университете, где он неудачно сдал экзамены на должность учителя.
Он вернулся в монастырь и провёл там остаток своей жизни, став в конце концов настоятелем. В монастырском саду Мендель провёл серию опытов по гибридизации растений. Результаты этих экспериментов в конечном счёте безвозвратно изменили наши взгляды на наследственность.
Для проведения своих экспериментов Мендель выбрал садовый горох, с которым работали Найт и другие экспериментаторы. Это был удачный выбор по нескольким причинам:
Экспериментальный проект Менделя. Гибридологический метод и тайны наследственности
Успех Менделя объясняется его точным расчетом. Он выбрал только несколько характеристик растения, за которыми было легко наблюдать, и игнорировал другие бесчисленные различия. Он хорошо понимал, что изучаемые признаки должны быть сопоставимы. Например, что бесполезно сравнивать рост растения и форму его семян.
Восемь лет Мендель проводил работы по скрещиванию сортов, пользуясь гибридологическим методом. Методов современного генетического анализа много, но основным из них остаётся гибридологический, появившийся задолго до работ Г. Менделя. Он заключается в скрещивании (объединение генетической информации) организмов, отличающихся по каким-либо признакам и в детальном изучении полученных потомков.
Обычно Мендель проводил свои эксперименты в три этапа:
Количественная оценка результатов эксперимента отличала работы Менделя от исследований его предшественников, которые только отметили разницу в качестве скрещивания. Математический подсчёт Менделя привёл к модели наследования, которую мы все используем и в настоящее время. Он доказал, что признаки определяются отдельными (дискретными) наследственными факторами.
Основные выводы Менделя:
Как раскрылись тайны наследственности?
Работа Менделя «Опыты над растительными гибридами» отличалась математической точностью и глубиной. Но она была опубликована в малоизвестном Брюннском обществе естествоиспытателей и оставалась неизвестной до 1900 года. В 1900 г Э. Чермак в Англии, Г. де Фриз в Голландии, К. Корренс в Германии заново открыли законы наследственности. Встал вопрос о первенстве открытия и учёные стали искать труды более ранних исследователей. Тогда и был признан приоритет Менделя, и появилась генетика – наука о наследственности и изменчивости.
Мендель сделал важнейшие открытия в биологии, опираясь только на математический анализ наблюдаемых фактов. Он ничего не знал ни о генах, ни о ДНК, ни о митозе, ни о мейозе. Так как только в 80-е годы XIX в. были описаны процессы деления клеток.
Оказалось, что у организмов, которым свойственно половое размножение, ключевую роль в наследовании играют такие процессы как мейоз и оплодотворение. В ходе мейоза у каждого родителя происходит перекомбинация наследственного материала и его распределение между гаметами.
Результатом оплодотворения является объединение генетической информации, содержащейся в гаметах обоих родителей, и формирование наследственного аппарата нового организма.
Как вам известно, участки молекулы ДНК, содержащие информацию о структуре определенных белков (либо рРНК, либо тРНК), называются генами. Гены расположены в хромосомах. В ходе реализации наследственной информации, содержащейся в генах, осуществляется синтез определенных белков. Каждый белок выполняет определенную функцию, что ведет к проявлению того или иного признака организма. Тайны наследственности заключены в ДНК.
Крупный вклад в понимание механизма полового размножения внёс немецкий учёный А. Вейсман. Он пришёл к выводу, что «вещество наследственности» должно находиться в хромосомах. В 1902 году Г. Бовери в Германии и В. Сэттон в США, обратив внимание на параллелизм в поведении хромосом в мейозе и в наследовании признаков согласно законам Менделя, предположили, что гены и правда расположены в хромосомах.
В 1906 году У. Бэтсоном предложено название науки – «генетика», в 1909 г. датский ботаник Иогансен Вильгельм Людвиг ввёл вместо термина «фактор» термин «ген», а американский генетик Томас Морган обосновал хромосомную теорию наследственности. В дальнейшем расшифровка структуры ДНК, генетического кода, строения генов, сделали понятной материальную основу законов, открытых Менделем и тайны наследственности.
Основные понятия генетики
Генетика – это наука о наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими, а также о механизме эволюции всего живого.
Наследственность – это свойство организмов передавать потомкам морфологические и функциональные признаки. Она неразрывно связана с процессом размножения, а размножение с делением клетки. Возникновение дочернего поколения при половом размножении происходит при слиянии клеток с объединением генетической информации от двух организмов. Тогда могут проявляться приметы отца и матери, а также предшествующих поколений – бабушек, дедушек.
Кроме полового существует бесполое размножение, когда из соматических клеток одного организма воспроизводится потомство. Тогда слияния генов не происходит и используется только набор одного родителя, а значит, проявляются только его признаки. Так происходит почкование у гидры и вегетативное размножение растений.
Как мы уже знаем, особая роль в передаче признаков принадлежит генам, расположенным в хромосомах (ядерная, или хромосомная наследственность). Но генетические структуры есть не только в ядре, собственные РНК и ДНК есть в цитоплазме (плазмиды) и таких органоидах клетки как митохондрии и хлоропласты и они тоже передают многие признаки (цитоплазматическая наследственность), но только по материнской линии.
Изменчивость – это способность организмов в процессе жизнедеятельности приобретать новые признаки под воздействием различных факторов среды. Благодаря изменчивости особи в пределах вида различаются между собой.
Ген – это единица наследственности и изменчивости. По современным представлениям, ген – это участок молекулы ДНК, несущий информацию о синтезе определённого полипептида или нуклеиновой кислоты. Набор генов организма, который он получает от своих родителей, называется генотипом, а содержание генов в гаплоидном (половинном) наборе хромосом – геномом.
Совокупность всех внешних и внутренних признаков организма, развивающихся на базе генотипа под воздействием факторов среды, называется фенотипом, а отдельный признак – феном.
Чистые линии – это организмы, не дающие расщепления при скрещивании с другими чистыми линиями. Они содержат два одинаковых аллельных гена (либо оба доминантные, либо рецессивные – гомозиготы).
В каждой соматической клетке многоклеточного организма хромосомы представлены парами – гомологами, одна из которых получается от отцовского, другая от материнского организма. Важнейшим признаком гомологичных хромосом является их сходное содержание – расположение похожих генов в одинаковых местах (локусах). Из этого следует, что все гены, отвечающие за синтез тех или иных белков, а значит и признаков, присутствуют в клетке в двух экземплярах.
Гены, отвечающие за альтернативное развитие одного и того же признака (например цвета глаз) и расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом называются аллельными, или аллелями. Соответственно, гены, отвечающие за разные признаки (за цвет глаз и цвет волос) и лежащие в разных локусах – неаллельными. Один ген может иметь несколько аллелей, например, ген, отвечающий за группы крови человека, имеет три аллельных состояния. Но диплоидный организм может содержать только два аллеля. Аллельные гены обозначают латинскими буквами.
Аллельные признаки могут быть доминантными и рецессивными.
Доминантный (лат. dominans – господствующий) – подавляющий другой, преобладающий. Обозначается заглавной латинской буквой.
Рецессивный (лат. recessis – отступление) – подавляемый, проявляющийся только в гомозиготном (аа) состоянии. Обозначается строчной латинской буквой.
Гомозигота (др.-греч. ὅμοιος «подобный, похожий, равный» + ζυγωτός «спаренный, удвоенный») — это организм (зигота), имеющий одинаковые аллели одного гена в гомологичных хромосомах (АА или аа), т. е. отвечающие за проявление одного и того же признака.
Гетерозигота (греч. heteros — другой) — организм (зигота), имеющий разные аллели одного гена в гомологичных хромосомах (Аа), т. е. отвечающие за проявление альтернативных признаков. Организм, у которого учитываются два признака по которым он имеет также разные аллели (АаВв) называется дигетерозиготой. Соосветственно, если признаки одинаковые — дигомозиготой.
Скрещивание организмов называется гибридизацией, а потомки от скрещивания двух родительских особей с различными признаками — гибридами. Для записи скрещиваний используется международная символика:
Вам будет интересно
Хромосомная теория наследственности появилась в XX веке. Оказалось, что количество генов в клетке намного больше,…
Подумайте! Когда нужно начинать ориентироваться – до похода или тогда, когда уже заблудился? Какие способы…
При селекционной и экспериментальной работе часто бывает нужно определить генотип особи с доминантными признаками. При…
Картографические проекции сегодня – это математические способы изображения всего земного эллипсоида или его части на…
Чтобы измерить расстояние по плану, карте или глобусу, нужно знать, что такое масштаб и уметь…
Что такое наследственность человека. Как работают наши гены?
Валентина Гнетецкая врач-генетик, заведующая отделением пренатальной диагностики Центра планирования семьи и репродукции г. Москвы
Почему мы похожи на родителей и лицом, и характером? Откуда берутся болезни и почему какие-то из них становятся семейными? Что из наших особенностей передается по наследству детям? Слово специалисту-генетику.
Как работает наследственность?
Могут ли родители-брюнеты родить ребенка-блондина?
Из чего складывается наше «наследство»?
Во всем ли похожи близнецы?
Да, теоретически однояйцовым близнецам достается одинаковое генетическое «наследство», потому что они родились в результате деления одной яйцеклетки, оплодотворенной одним сперматозоидом. На деле же развиваться они будут по-разному, в зависимости от условий окружающей среды, которые способны влиять на то, как проявятся наши генетические признаки. Двойняшки или двуяйцовые близнецы, родившиеся от оплодотворения двух яйцеклеток двумя сперматозоидами, похожи друг на друга не больше, чем обычные родные братья и сестры.
Какая группа крови будет у ребенка?
Передается ли по наследству характер?
Многие признаки человека зависят от нескольких генов. К тому же некоторые из них, например, свойства характера или интеллектуальные способности, нельзя объяснить только правилами наследования. Подумайте сами, на протяжении всей жизни человека на него помимо наследственности влияет еще и среда, в которой он живет. Именно от нее зависит, проявятся ли наши задатки, и если да, то каким образом. А вот некоторые болезни, для которых характерны расстройства поведения, передаются по наследству (например, склонность к депрессии, или случаи задержки умственного развития, связанные с больной Х-хромосомой).
Случай «царской болезни»
Составление родословной пациента очень помогает врачам-генетикам в работе. Вот одна из таких историй.
Наследуем ли мы здоровье наших родителей?
Гены, которые мы получили от наших родных, играют в этом вопросе решающую роль. Дальше все зависит от образа и условий жизни, ведь именно от них зависит. проявятся ли заложенные в нас генетические признаки, в том числе предрасположенность к болезням. Будем надеяться, что в ближайшем будущем специалисты получат возможность определять генетическую предрасположенность людей к разным болезням это направление называется доклинической медициной). тогда о слабых сторонах своего организма мы будем знать с рождения.
Можно ли как-то узнать о предрасположенности к болезням?
Если в семье есть наследственные болезни, по составленной родословной доктор определит, каким образом они передаются в семье и какова вероятность, что эти нарушения достанутся будущему малышу. Когда риск наследования генетической патологии оказывается высоким, врач расскажет о том, что можно предпринять, чтобы вовремя ее обнаружить. Речь идет о разнообразных методах обследования до зачатия и во время беременности.
Откуда появляются генетические «поломки»?
Клетки нашего организма постоянно делятся, чтобы на смену старым и умершим пришли новые. Каждый раз при образовании новой клетки наследственный материал, заключенный в ДНК, копируется. При копировании часто происходят ошибки (мутации): или теряется фрагмент ДНК, или один из ее участков копируется неправильно. Клетки нашего иммунитета находят эти поломки и устраняют их. Когда этого не происходит, мутантные клетки при последующем делении передают ошибочную информацию своим дочерним клеткам. Такие ошибки могут быть причиной генетических болезней и онкологических опухолей в организме «хозяина», а мутации в половых клетках (сперматозоидах и яйцеклетках) могут передаваться детям.
К счастью, предусмотрительная природа создала по две копии генов (все хромосомы, за исключением половых хромосом у мужчин, как мы помним, парные). Если мутация произошла в одном рецессивном гене, ничего страшного не случится. Генетическая болезнь начнется, если он «встретит» второй точно такой же ген или «поломка» произойдет в доминантном гене.
Почему некоторые болезни встречаются только у мальчиков?
Если мутация происходит в Х-хромосоме у женщины, она станет носительницей генетической болезни. К сожалению, если у нее родится мальчик, существует 50%-ная вероятность, что он унаследует именно «поломанную» хромосому, ведь у женщин есть 2 копии Х-хромосомы (XX), у мужчин же она одна (ХУ), и получают они ее от мамы. Например, в случае с гемофилией (нарушение свертываемости крови) носителем мутации, а она происходит в одной из Х-хромосом, являются женщины. Получив ее от мамы, мальчик заболеет, а девочка будет здорова, но унаследует этот генный дефект и может передать его своим детям.
Наука не стоит на месте, и современные методы генетической диагностики позволяют определить не только пол будущего малыша, но и то, получит ли он дефектный ген, то есть заболеет ли мальчик и станет ли носительницей девочка. Это направление называется пренатальной диагностикой и уже с 8-й недели беременности специалисты смогут дать ответ на эти вопросы.
Зачем нам нужны все эти знания?
Во всем мире уже давно принято говорить о планировании беременности. Родители, готовясь к зачатию, должны пройти полное медицинское обследование, чтобы предотвратить возможные проблемы в будущем. Начинать планирование здорового малыша надо с визита к врачу-генетику: он составит родословную, исследует кариотип обоих родителей и определит, не входит ли их семья в группу риска. А с помощью современных методов пренатальной диагностики можно исключить большую часть врожденной и наследственной патологии у будущего малыша еще во время беременности. Специалистам важно исключить в первую очередь хромосомные болезни: синдром Дауна (наличие лишней 21-й хромосомы), синдром Клайнфельтера (лишняя Х-хромосома), синдром Тернера (недостаток Х-хромосомы). Если в семье были случаи генетических болезней, таких, как гемофилия, фенилкетонурия, мышечная дистрофия.
Дюшенна, муковисцидоз, будущим родителям стоит запастись терпением и продолжить обследование.
Словарь
Врожденный. Не то же самое, что наследственный или генетический. Пороки развития, аномалии и болезни, которые вызывают у будущего ребенка вирусы (например, краснухи, токсоплазмоза), или гормональные нарушения (сахарный диабет) могут появиться у малыша уже к моменту рождения. Генетические или наследственные болезни, «записанные» в ДНК клеток, являются лишь одной из форм врожденных.
Ген. Частичка ДНК, отвечающая за передачу наследственных признаков.
Доминантный. Так называется генетический признак, который проявляется, подавляя информацию другого признака на парной хромосоме.
Кариотип. Так называется карта хромосом человека.
Мутация. Изменение частички ДНК, то есть гена, которое вызывает появление нового признака (болезни, например).
Рецессивный. Вариант наследственного признака, который проявляется, только если на парной хромосоме есть точно такой же признак.
Хромосома. Носитель генетической информации, расположенный в ядре каждой клетки человека.
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ (англ. heredity) — свойство живых систем воспроизводить свою организацию или, иначе говоря, воссоздавать себе подобных в ряду поколений. Современный этап изучения Н. характеризуется раскрытием молекулярной структуры генетического материала и выявлением важных особенностей его функциональной организации. Установлено, что хранение, воспроизведение и передача наследственной информации обеспечиваются посредством дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК) кислот.
Совокупность генов — генотип — образует целостную, исключительно слаженно и эффективно работающую систему, постоянно совершенствующуюся в процессе эволюции. Под большим или меньшим контролем генотипа находятся все признаки организма — анатомо-морфологические, биохимические, физиологические, вплоть до параметров высшей нервной деятельности у животных и человека (см. Генетика поведения, Психогенетика). Однако становление признаков и их индивидуальное выражение зависят в пределах возможностей, заданных генотипом, от конкретных условий, которые складываются для каждой особи в процессе индивидуального развития.
Смотреть что такое НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ в других словарях:
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ
(физиол.) — Под Н. разумеется способность организмов передавать свои свойства и особенности от одного поколения в другое, покуда длится самый процесс р. смотреть
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ
наследственность ж. 1) Отвлеч. сущ. по знач. прил.: наследственный (4). 2) Способность живых существ передавать свои качества, свойства потомству. 3) Совокупность природных свойств организма, полученных от родителей.
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ передача прямым потомкам родительских свойств. Осуществляется благодаря непрерывности зародышевой плазмы: в то время как из одной ч. смотреть
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ
НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ
IНасле́дственностьприсущее всем организмам свойство обеспечивать в ряду поколений преемственность признаков и особенностей развития, т. е. морфологичес. смотреть