Понятие гомозиготности и гетерозиготности

     За каждую наследственную характеристику отвечает пара генов (один из которых получен от матери, другой – от отца), называемая аллелью, а сами гены – аллельными. Гены могут быть не равноценными по силе проявления наследственного признака во внешнем облике (фенотипе) организма. Более «сильный» ген, в первую очередь реализующий свое влияние на появление в фенотипе определенного признака – это доминантный, уступающий ему – рецессивный. Аллель, таким образом, может состоять из:

1. Двух доминантных генов. Такую аллель называют гомозиготной по доминантному признаку.

2.  Доминантного и рецессивного. Аллель называют гетерозиготной.

3.  Двух рецессивных. Аллель называют гомозиготной по рецессивному признаку.

     Соответственно, в первых двух случаях фенотип по данному признаку будет определять доминантный ген и только в последнем случае – рецессивные. По фенотипу невозможно определить, является данный организм гомозиготным по доминантному признаку или гетерозиготным, поэтому невозможно предсказать точно какое будет потомство, можно только рассчитать какие признаки могут проявиться, а какие – нет.

     В генетике доминантные гены обычно записывают заглавными буквами, а рецессивные – прописными.

Гены и хромосомы

     Половые клетки, посредством которых осуществляется наследование признаков, несут в себе информацию о  признаках и свойствах организма. Эта  информация заключена в молекулах ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), которые в виде закрученных спиралей располагаются в ядре клеток и называются хромосомами. Свое название они получили за свойство интенсивно окрашиваться основными красителями при исследовании структуры клеточного ядра. Внешне хромосомы выглядят как длинные нити, с нанизанными на них тысячами бусинок. Эти «бусинки» называются  генами и являются элементарными единицами наследования, отвечающими за проявление определенного признака. У любого организма данного вида каждый ген располагается в одном и том же месте строго определенной хромосомы – локусе.  В половом (одинарном, гаплоидном) наборе хромосом есть только один ген, определяющий развитие данного признака. В диплоидном (двойном, соматическом) наборе хромосомы являются парными. Они гомологичны (то есть похожие, одинаковые), построены по одному структурному принципу и, соответственно, за признак отвечают два гена. Гаплоидный набор хромосом присущ только половым клеткам – яйцеклеткам (женским) и сперматозоидам (мужским). При их слиянии образуется диплоидный набор хромосом, и организм получает, таким образом, половину наследственных характеристик от отца и половину от матери. У кошек 19 пар хромосом, 18 из которых (аутосомы) гомологичны. 19 пара определяет наследование пола. У кошек она состоит из двух Х-хромосом, а у котов из Х- и У- хромосом. Половые клетки кота, имеющие гаплоидный набор хромосом, несут, соответственно, либо Х-хромосому (и тогда при оплодотворении яйцеклетки, также несущей Х-хромосому, таким сперматозоидом получится кошка), либо У-хромосому (при оплодотворении получается кот).

     Совокупность всех генов, передаваемая от родителей данному организму, называется генотипом.

Митоз и мейоз

     В процессе оплодотворении, как уже говорилось выше, мужская и женская половые клетки, несущие гаплоидный набор хромосом, сливаются и образуют клетку с диплоидным набором. Для того чтобы из одной клетки вырос целый организм, потребуются  многочисленные деления клеток. Чтобы каждая новая клетка получала необходимый набор хромосом, несущих наследственную информацию не только о внешнем облике, но и обо всех процессах жизнедеятельности, существует процесс деления клеточного ядра, называемый митозом.

     Перед началом деления в клеточном ядре происходит удвоение (репликация) хромосом путем их продольного расщепления. Фактически получается два диплоидных набора хромосом, которые затем распределяются между двумя дочерними клетками. Таким образом, митоз (от греч. mitos - нить), кариокинез, непрямое деление клетки, наиболее распространённый способ воспроизведения (репродукции) клеток, обеспечивающий тождественное распределение генетического материала между дочерними клетками и преемственность хромосом в ряду клеточных поколений. Размножение клеток (организмов) с помощью митотического деления называют вегетативным.

     При образовании гамет (половых клеток) диплоидный набор хромосом должен наполовину уменьшиться (редуцироваться). Если бы этого не происходило, то в каждом поколении слияние гамет приводило бы к удвоению набора хромосом. Редукция до гаплоидного числа хромосом происходит в результате редукционного деления – мейоза.

Мейоз (от греч. meiosis - уменьшение), редукционное деление, деления созревания, способ деления клеток, в результате которого происходит уменьшение (редукция) числа хромосом в два раза и одна диплоидная клетка (содержащая два набора хромосом) после двух быстро следующих друг за другом делений даёт начало 4 гаплоидным. Биологическое значение мейоза заключается в обеспечении генетического разнообразия при половом размножении.

  Решетка Пиннета.

     Задача прогнозирования возможности появления у потомства того или иного наследственного признака решается при помощи решетки Пиннета (английский ученый, предложивший данную схему для демонстрации принципов наследственности). При построении решетки существуют определенные правила: гены кота всегда записываются в верхней строке горизонтально, слева направо, а гены кошки – по вертикали, сверху вниз.

     Рассмотрим простой пример использования решетки: предположим, что кот имеет генотип LL (гомозиготен по короткой шерсти), а мать – ll (гомозиготна по длинной шерсти).

Отец Мать	L	L
l	Ll	Ll
l	Ll	Ll

     Таким образом, мы видим, что все котята будут по фенотипу – короткошерстными, а по генотипу – гетерозиготами, носителями гена длинной шерсти.

     Рассмотрим теперь, какое потомство может получиться от кота – гетерозиготы в следующем поколении:

     1 вариант: Отец – гетерозиготен (Ll),  мать гомозиготна по длинной шерсти (ll)

Отец Мать	L	l
l	Ll	ll
l	Ll	ll

Часть котят - гомозиготы по длинной шерсти (фенотип – длинная шерсть), часть – гетерозиготы, носители гена длинной шерсти (по фенотипу короткошерстны).

     2 вариант: Отец – гетерозигота (Ll), мать гомозиготна по короткой шерсти (LL)

Отец Мать	L	l
L	LL	Ll
L	LL	Ll

По фенотипу все котята – короткошерстны, но часть из них будут гомозиготами, а часть – гетерозиготами, носителями гена длинной шерсти.

     3 вариант: Отец – гетерозигота (Ll), мать также гетерозигота (Ll):

Отец Мать	L	l
L	LL	Ll
l	Ll	ll

     От двух короткошерстных родителей, гетерозиготных по признаку длины шерсти, получаются: 3 части - котята с короткой шерстью (часть гомозиготы, часть – гетерозиготы), а также «выщепляется» рецессивный признак – длинная шерсть (гомозигота) – 1 часть. Первым этот закон вывел Мендель.

     Решетку Пиннета можно использовать для правильного подбора пар, определения окрасов котят, для анализа линий и т.д. В зависимости от числа генов, участвующих в построении решетки, она может усложняться и принимать внушительные размеры.