Что такое наследственность в биологии 5 класс определение кратко и понятно
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.
Наследственность (генетика) – определение и примеры
Определение наследственности
Наследственность – это передача черт от родителя к потомству. Молекулы ДНК несут информацию, которая кодирует различные белки. Эти белки взаимодействуют с окружающей средой, вызывая наблюдаемые образцы жизни. Сложные механизмы, которые реплицируют и воспроизводят ДНК и организмы, которые она создает, могут быть рекомбинированы и мутированы в процессе, что приводит к новым и различным формам жизни. Все организмы, от самых простых бактерии для крупнейших эукариот, используйте ДНК в качестве основной формы наследственности.
До того, как роль ДНК была понята, было хорошо известно, что какой-то механизм заставил потомство походить на родителей. Дети выглядят как их родители, домашний скот размножается предсказуемо, и даже растения имеют видимые черты, которые передаются из поколения в поколение. Первый ученый, который полностью задокументирует передачу черт в организм был Грегор Мендель, в 1800-х годах. Будучи монахом, жившим в монастыре, Мендель имел возможность выращивать и выращивать растения гороха, которые он наблюдал с большой осторожностью. Он начал замечать закономерности, возникающие в наследовании определенных признаков, и предложил идею, что каждый организм несет различные формы каждого ген, Сегодня мы называем эти генетические варианты аллелями и подтвердили их существование молекулярными методами. Поле генетика выросла в большую науку со многими под дисциплинами.
Примерно в то же время другие известные ученые пытались понять общую картину наследственности и узнать, как разные популяции организмов могут порождать разные вид, Этими людьми были Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес, которые предложили одну и ту же теорию эволюции отдельно. Они предположили, что отдельные организмы несут информацию, которая производит определенные черты. Некоторые черты более полезны, чем другие, и приводят к большему размножению. Эти черты передаются потомству, и потомство также может скрещиваться. Таким образом, некоторые черты могут увеличиваться или уменьшаться в Население, Когда мутации или барьеры препятствуют размножению особей в популяции, популяция разделяется. Со временем популяции эволюционируют в отдельные виды. Теория эволюции превратилась в комплексное исследование организмов и окружающей их среды, известное как экология.
Сегодня многие из этих областей взаимодействуют, поскольку ученые изучают, как наследственность работает в организмах. Молекулярные методы могут быть использованы для анализа изменений, создаваемых окружающей средой, и естественный отбор действуя на аллели. Или, работая наоборот, геном можно изменить, чтобы увидеть, какие изменения происходят в организме. В любом случае, у ученого теперь имеется большой арсенал инструментов для анализа наследственности, и он делает серьезные успехи в понимании химических и экологических факторов, влияющих на наследственность. Теперь даже возможно изменить ДНК, которую наследует организм, и исправить различные мутации. Таким образом, современная медицина посвятила много ресурсов для изучения этих механизмов.
Примеры наследственности
Наследственность в бактериях
Бактерии – простые прокариотические организмы. Они есть гаплоидный в природе, и нести только один аллель для каждого гена. Их геном обычно содержится в одном хромосома, который существует в кольце. Бактерии размножаются посредством бесполого процесса, известного как двойное деление, Во время бинарного деления ДНК копируется, и копии разделяются на новые клетки. ДНК в каждом клетка существует в двойная спираль одна половина спирали – старая ДНК, а другая половина – только что скопированная ДНК. Таким образом, каждая дочерняя бактерия идентична исходному родителю.
Этот тип наследственности основан на мутациях для изменения аллелей в каждом гене. Когда мутация это полезно, бактерии могут размножаться больше. Если среда изменится и аллель перестанет приносить пользу, пострадает популяция с аллелем. Иногда эти мутации могут позволить бактериям выживать при определенных антибиотиках. Даже эта устойчивость к антибиотикам является наследственной чертой, и как только мутация происходит в популяции, от нее трудно избавиться. Если популяция вредных бактерий заражает человека и антибиотики не могут от них избавиться, инфекция может стать смертельной. Ученые изучают способы наследственности бактерий, чтобы разработать новые стратегии борьбы с ними в области общественного здравоохранения.
Наследственность в сексуально размножающихся организмах
У сексуально размножающихся организмов тип наследственности усложняется. Вместо того, чтобы каждый особь порождал свое собственное потомство простым копированием ДНК, два организма должны объединить свою ДНК, чтобы создать потомство. Этот метод намного сложнее, но приводит к большему разнообразию потомства, что может увеличить их шансы на успех в меняющемся мире. Большинство размножающихся половым путем организмов существует в виде диплоидов с двумя аллелями каждого гена. Для полового размножения эти организмы должны продуцировать гаплоидные клетки в процессе мейоз, Мейоз состоит из двух последовательных клеточных делений, в которых количество аллелей уменьшается до одного на ген.
В некоторых организмах, таких как люди, эти гаплоидные клетки превращаются в гаметы, которые ищут гаметы противоположного пола, так оплодотворение может иметь место Другие организмы, такие как папоротники, имеют отдельный жизненный цикл как гаплоидные организмы, которые производят много гамет. В обеих системах родители передают черты потомству в сложной многоаллельной системе. Взаимодействия этих аллелей могут вызывать различные фенотипы, которые добавляют к разнообразию.
викторина
1. Классическим аргументом в науке о поведении является то, что некоторые виды поведения являются наследственными. Если собака лает на приближающегося незнакомца, и ее никогда не учили этому, было ли это поведение унаследовано?A. даB. нетC. Частично…
Ответ на вопрос № 1
С верно. Частично причина, по которой этот аргумент остается горячим, – это причина и следствие. Собака, безусловно, наследует ДНК, которая рождает горло и легкие, создавая способность лаять. Другие белки, созданные ДНК, могут увеличить тестостерон в организме собаки. Во всех популяциях повышение уровня тестостерона ведет к усилению агрессии. Тем не менее, это еще один шаг от фактического лая. Выбор лаять, выбранный собакой, представляет собой сложное взаимодействие между всеми этими генетическими факторами и прошлым опытом собаки. Если собака любит незнакомцев, независимо от того, насколько агрессивна собака, реакция будет дружеской. Если собака не любит незнакомцев из-за прошлых взаимодействий, они будут лаять.
2. Отец учит своего сына ловить рыбу, а сын способен ловить рыбу, которую ловит. Таким образом, сын может отцом своих детей. Рыбалка – наследственная черта?A. даB. нетC. Только в следующем поколении
Ответ на вопрос № 2
В верно. Поведенческий ученый признает два типа поведения, врожденное и усвоенное поведение. Врожденное поведение, подобно пчеле, знающей, как построить улей, генетически запрограммировано. Сложное поведение, такое как рыбалка, когда организмы должны сначала наблюдать за поведением, а затем практиковать, является формой усвоенного поведения. Изученное поведение не наследуется генетически и должно передаваться из поколения в поколение посредством обучающего поведения.
3. Рыбы, которые живут в определенном потоке, синие. Синий цвет создается пигментами, хранящимися под поверхностью кожа в рыбе. Рыбы получают пигмент от насекомых, которых они едят, которые производят пигмент в больших количествах. Является ли синий цвет наследуемым?A. даB. нетC. Только у насекомых
Ответ на вопрос № 3
С верно. Рыба только получает пигмент. Если бы эту рыбу выращивали и выращивали на другом источнике пищи, она не была бы синей. Поэтому синий цвет не является наследственной чертой рыбы. Однако у насекомых существует молекулярный путь, который превращает молекулы в синий пигмент. Этот молекулярный путь, поскольку он происходит от генов, может передаваться потомству во время размножения. Таким образом, синий пигмент у насекомых является наследственной чертой.
Основные генетические понятия. Закономерности наследственности. Генетика человека.
Генетика и селекция
Генетика — наука, изучающая наследственность и изменчивость организмов.
Наследственность — способность организмов передавать из поколения в поколение свои признаки (особенности строения, функций, развития).
Изменчивость — способность организмов приобретать новые признаки. Наследственность и изменчивость — два противоположных, но взаимосвязанных свойства организма.
Наследственность
Основные понятия
Ген и аллели. Единицей наследственной информации является ген.
Ген (с точки зрения генетики) — участок хромосомы, определяющий развитие у организма одного или нескольких признаков.
Аллели — различные состояния одного и того же гена, располагающиеся в определённом локусе (участке) гомологичных хромосом и определяющие развитие одного какого-то признака. Гомологичные хромосомы имеются только в клетках, содержащих диплоидный набор хромосом. Их нет в половых клетках (гаметах) эукариот и у прокариот.
Признак (фен) — некоторое качество или свойство, по которому можно отличить один организм от другого.
Доминирование — явление преобладания у гибрида признака одного из родителей.
Доминантный признак — признак, проявляющийся в первом поколении гибридов.
Рецессивный признак — признак, внешне исчезающий в первом поколении гибридов.
Доминантные и рецессивные признаки у человека
Законы Г. Менделя
Первый закон Менделя. Г. Мендель скрестил растения гороха с жёлтыми семенами и растения гороха с зелёными семенами. И те и другие были чистыми линиями, то есть гомозиготами.
Первый закон Менделя — закон единообразия гибридов первого поколения (закон доминирования): при скрещивании чистых линий у всех гибридов первого поколения проявляется один признак (доминантный).
Второй закон Менделя. После этого Г. Мендель скрестил между собой гибридов первого поколения.
Второй закон Менделя — закон расщепления признаков: гибриды первого поколения при их скрещивании расщепляются в определённом числовом соотношении: особи с рецессивным проявлением признака составляют 1/4 часть от общего числа потомков.
Цитологические основы единообразия первого поколения и расщепления признаков во втором поколении состоят в расхождении гомологичных хромосом и образовании гаплоидных половых клеток в мейозе.
Гипотеза (закон) чистоты гамет гласит: 1) при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один аллель из аллельной пары, то есть гаметы генетически чисты; 2) у гибридного организма гены не гибридизуются (не смешиваются) и находятся в чистом аллельном состоянии.
Статистический характер явлений расщепления. Из гипотезы чистоты гамет следует, что закон расщепления есть результат случайного сочетания гамет, несущих разные гены. При случайном характере соединения гамет общий результат оказывается закономерным. Отсюда следует, что при моногибридном скрещивании отношение 3:1 (в случае полного доминирования) или 1:2:1 (при неполном доминировании) следует рассматривать как закономерность, основанную на статистических явлениях. Это касается и случая полигибридного скрещивания. Точное выполнение числовых соотношений при расщеплении возможно лишь при большом количестве изучаемых гибридных особей. Таким образом, законы генетики носят статистический характер.
Анализ потомства. Анализирующее скрещивание позволяет установить, гомозиготен или гетерозиготен организм по доминантному гену. Для этого скрещивают особь, генотип которой следует определить, с особью, гомозиготной по рецессивному гену. Часто скрещивают одного из родителей с одним из потомков. Такое скрещивание называется возвратным.
В случае гомозиготности доминантной особи расщепления не произойдёт:
В случае гетерозиготности доминантной особи произойдёт расщепление:
Третий закон Менделя. Г. Мендель провёл дигибридное скрещивание растений гороха с жёлтыми и гладкими семенами и растений гороха с зелёными и морщинистыми семенами (и те и другие – чистые линии), а затем скрестил их потомков. В результате им было установлено, что каждая пара признаков при расщеплении в потомстве ведёт себя так же, как при моногибридном скрещивании (расщепляется 3:1), то есть независимо от другой пары признаков.
Третий закон Менделя — закон независимого комбинирования (наследования) признаков: расщепление по каждому признаку идёт независимо от других признаков.
Цитологической основой независимого комбинирования является случайный характер расхождения гомологичных хромосом каждой пары к разным полюсам клетки в процессе мейоза независимо от других пар гомологичных хромосом. Этот закон справедлив только в том случае, когда гены, отвечающие за развитие разных признаков, находятся в разных хромосомах. Исключения составляют случаи сцепленного наследования.
Сцепленное наследование. Нарушение сцепления
Развитие генетики показало, что не все признаки наследуются в соответствии с законами Менделя. Так, закон независимого наследования генов справедлив только для генов, расположенных в разных хромосомах.
Закономерности сцепленного наследования генов были изучены Т. Морганом и его учениками в начале 20-х гг. XX в. Объектом их исследований являлась плодовая мушка дрозофила (срок её жизни невелик, и за год можно получить несколько десятков поколений, её кариотип составляют всего четыре пары хромосом).
Закон Моргана: гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются преимущественно вместе.
Сцепленные гены — гены, лежащие в одной хромосоме.
Группа сцепления — все гены одной хромосомы.
В некотором проценте случаев сцепление может нарушаться. Причина нарушения сцепления — кроссинговер (перекрёст хромосом) — обмен участками хромосом в профазе I мейотического деления. Кроссинговер приводит к генетической рекомбинации. Чем дальше друг от друга расположены гены, тем чаще между ними происходит кроссинговер. На этом явлении основано построение генетических карт — определение последовательности расположения генов в хромосоме и примерного расстояния между ними.
Генетика пола
Аутосомы — хромосомы, одинаковые у обоих полов.
Половые хромосомы (гетерохромосомы) — хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга.
В клетке человека содержится 46 хромосом, или 23 пары: 22 пары аутосом и 1 пара половых хромосом. Половые хромосомы обозначают как X- и Y-хромосомы. Женщины имеют две X-хромосомы, а мужчины одну Х- и одну Y-хромосому.
Существует 5 типов хромосомного определения пола.
Типы хромосомного определения пола
| Тип | Примеры |
| ♀ XX, ♂ ХY | Характерен для млекопитающих (в том числе и для человека), червей, ракообразных, большинства насекомых (в том числе для дрозофил), большинства земноводных, некоторых рыб |
| ♀ ХY, ♂ XX | Характерен для птиц, пресмыкающихся, некоторых земноводных и рыб, некоторых насекомых (чешуекрылые) |
| ♀ XX, ♂ Х0 | Встречается у некоторых насекомых (прямокрылые); 0 обозначает отсутствие хромосом |
| ♀ Х0, ♂ XX | Встречается у некоторых насекомых (равнокрылые) |
| гапло-диплоидный тип (♀ 2n, ♂ n) | Встречается, например, у пчёл и муравьёв: самцы развиваются из неоплодотворённых гаплоидных яйцеклеток (партеногенез), самки — из оплодотворённых диплоидных. |
Наследование, сцепленное с полом — наследование признаков, гены которых находятся в Х- и Y-хромосомах. В половых хромосомах могут находиться гены, не имеющие отношения к развитию половых признаков.
При сочетании XY большинство генов, находящихся в X-хромосоме, не имеют аллельной пары в Y-хромосоме. Также гены, расположенные в Y-хромосоме, не имеют аллелей в X-хромосоме. Такие организмы называются гемизиготными. В этом случае проявляется рецессивный ген, имеющийся в генотипе в единственном числе. Так X-хромосома может содержать ген, вызывающий гемофилию (пониженную свёртываемость крови). Тогда все мужские особи, получившие эту хромосому, будут страдать этим заболеванием, так как Y-хромосома не содержит доминантного аллеля.
Генетика крови
По системе АВ0 у людей 4 группы крови. Группа крови определяется геном I. У человека группу крови обеспечивают три гена IА, IВ, I0. Два первых кодоминантны по отношению друг к другу, и оба доминантны по отношению к третьему. В результате у человека по генетике 6 групп крови, а по физиологии — 4.
| I группа | 0 | I 0 I 0 | гомозигота |
| II группа | А | I А I А | гомозигота |
| I А I 0 | гетерозигота | ||
| III группа | В | I В I В | гомозигота |
| I В I 0 | гетерозигота | ||
| IV группа | АВ | I А I В | гетерозигота |
У разных народов соотношение групп крови в популяции различно.
Распределение групп крови по системе АВ0 у разных народов,%
| Народность | 0 (I) | A (II) | B (III) | AB (IV) |
| Австралийцы | 54,3 | 40,3 | 3,8 | 1,6 |
| Англичане | 43,5 | 44,7 | 8,6 | 3,2 |
| Арабы | 44 | 33 | 17,7 | 5,3 |
| Венгры | 29,9 | 45,2 | 17 | 7,9 |
| Голландцы | 46,3 | 42,1 | 8,5 | 3,1 |
| Индийцы | 30,2 | 24,5 | 37,2 | 8,1 |
| Китайцы | 45,5 | 22,6 | 25 | 6,9 |
| Русские | 32,9 | 35,8 | 23,2 | 8,1 |
| Японцы | 31,1 | 36,7 | 22,7 | 9,5 |
Распределение резус-фактора у разных народов,%
| Народность | Резус-положительные | Резус-отрицательные |
| Австралийские аборигены | 100 | 0 |
| Американские индейцы | 90–98 | 2–10 |
| Арабы | 72 | 28 |
| Баски | 64 | 36 |
| Китайцы | 98–100 | 0–2 |
| Мексиканцы | 100 | 0 |
| Норвежцы | 85 | 15 |
| Русские | 86 | 14 |
| Эскимосы | 99–100 | 0–1 |
| Японцы | 99–100 | 0–1 |
Резус-фактор крови определяет ген R. R + дает информацию о выработке белка (резус-положительный белок), а ген R – не даёт. Первый ген доминирует над вторым. Если Rh + кровь перелить человеку с Rh – кровью, то у него образуются специфические агглютинины, и повторное введение такой крови вызовет агглютинацию. Когда у Rh – женщины развивается плод, унаследовавший у отца положительный резус, может возникнуть резус-конфликт. Первая беременность, как правило, заканчивается благополучно, а повторная — заболеванием ребёнка или мертворождением.
Взаимодействие генов
Генотип — это не просто механический набор генов. Это исторически сложившаяся система из взаимодействующих между собой генов. Точнее, взаимодействуют не сами гены (участки молекул ДНК), а образуемые на их основе продукты (РНК и белки).
Взаимодействовать могут как аллельные гены, так и неаллельные.
Взаимодействие аллельных генов: полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование.
Полное доминирование — явление, когда доминантный ген полностью подавляет работу рецессивного гена, в результате чего развивается доминантный признак.
Неполное доминирование — явление, когда доминантный ген не полностью подавляет работу рецессивного гена, в результате чего развивается промежуточный признак.
Кодоминирование (независимое проявление) — явление, когда в формировании признака у гетерозиготного организма участвуют обе аллели. У человека серией множественных аллелей представлен ген, определяющий группу крови. При этом гены, обусловливающие группы крови А и B, являются кодоминантными по отношению друг к другу, и оба доминантны по отношению к гену, определяющему группу крови 0.
Взаимодействие неаллельных генов: кооперация, комплементарность, эпистаз и полимерия.
Кооперация — явление, когда при взаимном действии двух доминантных неаллельных генов, каждый из которых имеет своё собственное фенотипическое проявление, происходит формирование нового признака.
Комплементарность — явление, когда признак развивается только при взаимном действии двух доминантных неаллельных генов, каждый из которых в отдельности не вызывает развитие признака.
Эпистаз — явление, когда один ген (как доминантный, так и рецессивный) подавляет действие другого (неаллельного) гена (как доминантного, так и рецессивного). Ген-подавитель (супрессор) может быть доминантным (доминантный эпистаз) или рецессивным (рецессивный эпистаз).
Полимерия — явление, когда несколько неаллельных доминантных генов отвечают за сходное воздействие на развитие одного и того же признака. Чем больше таких генов присутствует в генотипе, тем ярче проявляется признак. Явление полимерии наблюдается при наследовании количественных признаков (цвет кожи, вес тела, удойность коров).
В противоположность полимерии наблюдается такое явление, как плейотропия — множественное действие гена, когда один ген отвечает за развитие нескольких признаков.
Хромосомная теория наследственности
Основные положения хромосомной теории наследственности:
Нехромосомное наследование
Согласно хромосомной теории наследственности ведущую роль в наследственности играют ДНК хромосом. Однако ДНК содержатся также в митохондриях, хлоропластах и в цитоплазме. Нехромосомные ДНК называются плазмидами. Клетки не имеют специальных механизмов равномерного распределения плазмид в процессе деления, поэтому одна дочерняя клетка может получить одну генетическую информацию, а вторая — совершенно другую. Наследование генов, содержащихся в плазмидах, не подчиняется менделевским закономерностям наследования, а их роль в формировании генотипа ещё мало изучена.