Рекомбинация у гаплоидных организмов

Если яйцеклетка-самая крупная клетка организма, то спермий (или сперматозоид) обычно меньше всех других клеток. Он выполняет две основные функции вводит в яйцеклетку гаплоидный набор хромосом для половой рекомбинации и запускает программу развития яйцеклетки. Обладающий компактной, обтекаемой формой сперматозоид снабжен мощным жгутиком, благодаря которому он движется в водной среде (рнс. 14-35). Но, несмотря на все зто, подавляющее большинство этих клеток не выполняет своей миссии из сотен миллионов спермиев, выделяемых самцом, лишь немногим удается оплодотворить яйцеклетку. [c.35]

MOB полового процесса. В последующих разделах сначала будет рассмотрен мейоз, в ходе которого осуществляется генетическая рекомбинация и из диплоидных клеток образуются гаплоидные гаметы затем мы обратимся к самим гаметам и, наконец, познакомимся с процессом оплодотворения, при котором гаметы сливаются, образуя новый диплоидный организм. [c.14]

Развитие современной генетики характеризуется проникновением молекулярных принципов исследований во все области учения о наследственности. Широкое развитие получили исследования по таким проблемам, как искусственный синтез гена вне организма, продленный мутагенез и молекулярная природа мутаций, гибридизация соматических клеток, получение гаплоидных растений при культивировании пыльников, механизмы регуляции активности генов и действие генов в процессах индивидуального развития, молекулярные основы рекомбинаций, репараций (восстановления) [c.9]

Таким образом, у диплоидного вида с половым размножением могут возникать новые гены в результате мутаций в добавочных копиях имеющихся генов эти новые гены могут распространиться в популяции благодаря отбору в пользу гетерозигот, причем не будут потеряны и исходные гены и наконец, новые гены могут дополнительно включаться в геном в результате процессов дупликации генов и генетической рекомбинации. Такая последовательность событий возмножна только у диплоидных видов. Обогащение генома у гаплоидного вида связано с большими трудностями. Если в процессе приобретения нового гена вид должен сохранить и старый ген, то ему придется ждать возникновения нужной мутации у одной из очень немногих особей, у которых уже произошла дупликация соответствующего локуса. А поскольку и мутации, и дупликации в определенном локусе происходят очень редко, гаплоидному виду приходится дожидаться совпадения этих событий поистине очень долго (рис. 14-8). Детальные расчеты показывают, что в типичном случае диплоидный организм способен расширять свой геном и добавлять к нему новые гены с новыми функциями в сотни или даже тысячи раз быстрее, чем это происходит у гаплоидного организма. [c.13]

Таким образом, из двух главных компонентов хромосомы — ДНК и белка — только ДНК является носителем генетической информации. В классической генетике гены не отождествлялись с какими-либо конкретными химическими соединениями теперь мы знаем, что они представляют собой определенные участки молекулы ДНК, т. е. последовательности нуклеотидов в двухцепочечном полидезоксирибонуклеотиде. Вопрос об удвоении хромосом рассматривается в следующей главе. Рекомбинация, по крайней мере у гаплоидных организмов, происходит, по-видимому, путем разрыва и воссоединения хромосом. [c.484]

Рекомбинация у бактериофагов не всегда осуществляется тем же путем, что и у высших организмов. Так, два реципрок-ных кроссовера лишь в среднем образуются с одинаковой частотой. В некоторых клетках могут резко преобладать кроссоверы какого-то одного типа. Это указывает на то, что механизм рекомбинации у фагов так или иначе отклоняется от обычного перекреста, существующего у высших организмов. Тем не менее рекомбинация происходит достаточно регулярно, чтобы для бактериофагов также можно было построить генетические карты, расположив на них гены в определенной последовательности и на разных расстояниях друг от друга. В генетическом отношении фаги ведут себя как гаплоидные организмы с одной группой сцепления. [c.259]

Результаты описанных эх спериментов свидетельствуют н пользу предположения о возможности рекомбинации мешду штаммами вируса 6])oh io-вости томатов, ио ие доказывают этого. Далее Бест [1901 предположил, мто в результате возвратпох о скрещивания рекомбинантного штамма с одним из родительских штаммов в потомстве должен появиться второй родительский штамм. Автор утверждает, что это предположение оправдалось. Проведезгие подобного рода экспериментов с гаплоидными организмами, по-видимому, бессмысленно. [c.306]

Преобладающее большинство бактерий имеет замкнутую генетическую систему. Кроме того, в онтогенезе бактерий нет диплоидной фазы. Иначе говоря, формы изменчивости бактерий, связанные со скрещиванием наследственного материала, у преобладающего большинства гетеротрофных бактерий отсутствуют. Исключение составляет кишечная палочка, у которой известна копуляция или парасексуальный процесс, ведущий к необычному скрещиванию с рекомбинацией генетического материала — меромиксису. Следовательно, все рассуждения об изменчивости бактерий относятся к организмам, пребывающим в гаплоидной фазе. Им присуща адаптивная изменчивость — физиолого-биохимические модификации и мутационная измен- [c.101]

Для сравнения рассмотрим популяцию, первоначально состоящую из диплоидных особей, которые размножаются бесполым способом. Здесь будет отсутствовать отбор, направленный на удаление рецессивных летальных или вредных мутаций, затрагивающих лишь одну из двух копий гена у гетерозиготных особей не может появиться нежизнеспособных гомозиготных потомков, так как нет половой рекомбинации. Поэтому рецессивные вредные мутации будут иа протяжении многих поколений накапливаться в геноме-до тех пор, пока его диплоидность не сменится состоянием, в котором общее количество ДНК остается прежним, но сохраняется лишь одна функционирующая копия каждого из первоначальных необходимых генов. Организм становится функционально гаплоидным . Таким образом, без полового размножения диплоидный вид не будет оставаться диплоидным, тогда как при половом размножении диплоидность будет сохраняться (рис. 14-6). [c.11]

У всех высших растений и животных в процессе полового размножения происходит смена ядерных фаз. При оплодотворении половые клетки (гаметы) и их ядра сливаются, образуя зиготу. Отцовское и материнское ядра вносят при оплодотворении одинаковое число хромосом (п) таким образом, ядро зиготы содержит двойной хромосомный набор (2п). Иными словами, гаметы-гаплоидные клетки (т.е. клетки с одним набором хромосом), а соматические клетки-диплоидные (с двумя наборами). Поэтому при образовании гамет следующего поколения число хромосом в клетке (2и) должно уменьшиться вдвое (2и/2 = и). Совокупность процессов, приводящих к уменьшению числа хромосом, называют мейозом или редукционным делением (рис. 2.3). Мейоз - важнейший процесс у организмов, размножающихся половым путем он приводит к двум результатам 1) к перекомбинированию отцовских и материнских наследственных факторов (генов) и 2) к уменьшению числа хромосом. Мейоз начинается с конъюгации хромосом-каждая хромосома соединяется с соответствующей (гомологичной) хромосомой, происходящей от дфугого родителя. Во время конъюгации путем разрыва и перекрестного воссоединения (кроссинговера) может происходить обмен фрагментами одинаковой длины между гомологичными хромосомами. Затем следует двукратное разделение спаренных расщепившихся хромосом, и в результате образуются четыре клетки, каждая из которых имеет гаплоидное ядро. Таким образом, в процессе мейоза не только происходит перетасовка хромосом материнского и отцовского происхождения, но может произойти и обмен сегментами между гомологичными хромосомами. Оба процесса приводят к новым сочетаниям генов (к их рекомбинации). [c.24]

При рекомбинации получается клетка, использующая структуру верхней, т. е. материнской, хромосомы в левой ее части и нижней, т. е. отцовской, в правой части. Как происходит это явление Один мыслимый механизм — это так называемый крос-сипговер, т. е. обмен участками хромосомы с разрывом обеих в какой-то точке О, лежащей в промежутке между маркерами Ь и 5т (рис. 101). Зигота подвергается расщеплению, т. е. клетка делится с образованием гаплоидных клеток. Что это должны быть за клетки Одна из них имела бы свойства Ь+8ш , т. е. искомый рекомбинант, другая была бы Ь 8т . Кроссинговер — механизм, доказаниы для высших организмов, размножающихся половым путем. [c.307]

Одни из фундаментальных законов генетики гласит, что оба родителя вносят равный вклад в генетическую конституцию потомства, поскольку одни полный набор генов потомок получает от матери, а другой - от отца. Таким образом, когда из одной диплоидной клетки путем мейоза образуются четыре гаплоидные (разд. 15.2.1), в каждой из этих клеток ровно половину всех геиов должны составлять материнские гены, а другую половину - отцовские. Проверить справедливость этого утверждеиия для сложного организма в частности организма человека, разумеется, невозможно. К счастью, существуют и такие организмы, например грибы, у которых можно выделить и подвергнуть анализу все четыре дочерние клетки, образовавшиеся в результате мейоза из одной-единственной клетки. Подобный анализ показал, что из строгих генетических правил есть исключеиия. Иногда мейоз дает три копии материнского варианта (аллеля) данного гена и лишь одну копию отцовского аллеля, что свидетельствует о превращении одной из двух копий отцовского аллеля в копию материнского аллеля. Этот феномен получил название конверсии генов. Часто конверсия генов бывает связана с общей генетической рекомбинацией, и возможно, это явление играет немаловажную роль в эволюции некоторых генов (см. разд. 10.5.2). Полагают, что конверсия генов представляет собой прямое следствие действия двух механизмов -общей генетической рекомбинации и репарации ДНК. [c.309]

Для сравнения рассмотрим популяцию, первоначально состоящую из диплоидных особей, которые размножаются бесполым способом. В отсутствии генетической рекомбинации ничто не препятствует тому, чтобы две копии каждого гена эволюционировали различными путями. Вредные рецессивные мутации будут накапливаться в геноме до тех пор, пока диплоидность не сменится состоянием, при котором общее количество ДНК остается прежним, но сохраняется лишь одна функционирующая копия каждого из первоначальных необходимьгх генов. Организм становится функционально гаплоидным . Нредставление о промежутках времени, необходимых для подобных эволюционных изменений, можно получить, рассматривая эволюцию чукучановых рыб Эти рыбы происходят от предков, у которых около 50 млн лет назад произошла полная дупликация прежде диплоидного генома и они стали, таким образом, тетранлоидами. Подсчитано, что около 50% лишних пар генов, кодирующих белки, утратили с тех пор свое функциональное значение. [c.11]

Образование гибридов у дрожжей, грибов и водорослей происходит в результате слияния клеток (копуляции). Если исходные клетки были гаплоидными (т. е. содержали только один набор хромосом), то в результате последующего слияния ядер (кариогамии) появится диплоидная клетка (зигота), несущая два набора хромосом в одном ядре (рис. 9). У некоторых микроорганизмов, например у Neurospora rassa, диплоидное ядро сразу же подвергается мейозу. Вегетативные диплоиды у этого организма неизвестны. В ходе мейоза каждая из хромосом продольно расщепляется и какое-то время состоит из двух сестринских хроматид. Гомологичные хромосомы образуют пары и обмениваются частями своих хроматид в результате кроссинго-вера (рассмотрение механизмов кроссинговера не входит в задачи этой книги). Затем формируются гаплоидные половые споры, каждая из которых может содержать новый набор генов, которыми различались родительские клетки, в результате рекомбинации генов одной и той же хромосомы, а также разных хромосом при перераспределении хромосомных пар (рис. 9). [c.84]

Материальной основой биологачес-кой преемственности поколений у человека является процесс оплодотворения слияние гамет — яйцеклетки и сперматозоида — с образованием зиготы. Каждая из гамет приносит равное количество хромосом. Если число хромосом в гамете обозначить буквой п (гаплоидный набор), то число хромосом в зиготе будет равно 2п (диплоидный набор). Образовавшаяся зигота многократно делится митозом и дает начало новому организму. В результате каждого митотического деления из одной клетки образуются две дочерние. Число хромосом в них идентично их числу в родительской клетке, равно как и качественный набор генетического материала. Образование гамет у человека, как и у других. многоклеточных эукариотических организмов, связано с мейотическим делением. В результате этого деления количество хромосом в половых клетках уменьшается в 2 раза и становится гаплоидным (п). Равные по числу хромосом, образовавшиеся гаметы отличаются друг от друга по качеству генетического материала в результате двух видов пенетиче-ской рекомбинации независимого распределения гомологичных хромосом к полюсам деления и обмена участками между гомологичными хромосомами в процессе кроссинговера. [c.76]

При половом размножении происходит циклическое чередование диплоидного и гаплоидного состояний диплоидная клетка делится путем мейоз а, порождая гаплоидные клетки, а гаплоидные клетки попарно сливаются при оплодотворении и образуют новые диплоидные клетки. Во время этого процесса происходит перемешивание и рекомбинация геномов, в результате чего появляются особи с новыми наборами генов. Высшие растения и животные большую часть жизненного цикла проводят в диплоидной фазе, а гаплоидная фаза у них очень короткая. Вероятно, процесс эволюции благоприятствовал половому размножению, так как случайная генетическая рекомбинация увеличивала шансы организмов на то, что хотя бы некоторые из их потомков выживут в непредсказуемо изменчивом мире. Половой процесс необходим также для поддержания диплоидности он способствует созданию условий для быстрой выработки новых генов у высших растений и животных. [c.14]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология