Нобелевская премия Т.Х. Моргана по физиологии и медицине

Размещено на http://allbest.ru

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ.М.АКМУЛЛЫ»

ЕСТЕСТВЕННО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра генетики

КУРСОВАЯ РАБОТА

Нобелевская премия Т.Х. Моргана по физиологии и медицине

по дисциплине «Генетика и селекция»

Выполнила:

Студентка Курмаева К.Р.

2 курс бакалавриата

Направление Биология 020400

Научный руководитель: к.б.н.,

О.В.Гумерова

Уфа 2015



Содержание

Введение

Глава 1. Биография Т. Х. Моргана

Глава 2. Эксперимент Т.Х. Моргана на Drosoрhilа melаnogаster

Глава 3. Методы исследования

Глава 4. Подробный разбор гибридологического метода

Заключение

Выводы

Список литературы



Введение

В первой четверти XX в. началось интенсивное развитие генетики. Особенно большую роль сыграла хромосомная теория наследственности, разработанная в 1910-1915 гг. в трудах А. Вейсмана, Т. Моргана, А. Стертеванта, Г.Дж. Меллера и др.

Она строилась на следующих исходных абстракциях: хромосома состоит из генов; гены расположены на хромосоме в линейном порядке; ген - неделимая корпускула наследственности,; в мутациях ген изменяется как целое.

Эта теория была первой обстоятельной попыткой теоретической конкретизации идей, заложенных в законах Менделя.

Формированию хромосомной теории способствовали данные, полученные при изучении генетики пола, когда были установлены различия в наборе хромосом у организмов различных полов.

В начале XX в., когда и стали проводить множество экспериментов по скрещиванию на самых различных объектах, было выяснено, что не всегда проявляются закономерности, установленные Менделем.

Обнаруживается много пар генов, не подчиняющихся закону независимого наследования генов, особенно если пара аллельных генов находится в одной и той же хромосоме, т. е. гены как бы сцеплены друг с другом.

Механизм наследования сцепленных генов, а также местоположение некоторых сцепленных генов установил американский генетик Т. Морган на основе проведенных экспериментов У. Сеттона и Т. Бовери и собственных исследований.

Он показал, что закон независимого наследования, сформулированный Менделем, действителен только в тех случаях, когда гены, несущие независимые признаки, локализованы в разных негомологичных хромосомах.

Если же гены находятся в одной и той же хромосоме, то наследование признаков происходит совместно, т. е. сцепленно. Это явление стали называть сцепленным [17].

Цель работы:

1. Ознакомиться с положениями хромосомной теории наследственности и изучить экспериментальное доказательство положений

2. Изучить роль хромосом в наследственности

Задачи:

1.Изучить биографию Томаса Ханта Моргана.

2.Изучить эксперимент на мухе дрозофиле для исследования явления наследственности .

3. Рассмотреть методы исследования.

4.Подробно разобрать и изучить гибридологический метод.



Глава 1. Биография Томаса Ханта Моргана

Рис.1.Портрет Т.Х.Моргана [1].

Томас Хант Морган родился 25 сентября 1866, Лексингтон, в штате Кентукки.[2] Американский биолог, один из основоположников генетики, председатель Шестого Международного конгресса по генетике в Итаке (1932). Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1933 г. «За открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности»[3]

В 1886 году Морган заканчивает обучение в университете Кентукки и в 1887 поступает в университет Джонса Гопкенса, который оканчивает в 1890 году, получив степень доктора философии за исследования по эмбриологии морских пауков. В 1888 году он начинает трудиться в Вудс-Хоуле.

В 25 лет Морган становится профессором Женского колледжа в Брин-Море, а в 1904 году Морган занял профессорскую кафедру в Колумбийском университете.

Генетикой Морган заинтересовался впервые в 1900 году, когда внимание всего научного мира было сконцентрировано на работах Грегора Менделя о наследовании признаков у гороха.

Мендель показал, что признаки наследуются согласно математическим закономерностям, которые говорят о раздельной независимой сущности каждого признака. В 1902 г. американский биолог Уильям С. Саттон высказал предположение, что гипотетические «факторы» Менделя - единицы наследственности, называемые сейчас генами, - находятся внутри или на поверхности структур клеточного ядра, называемых хромосомами.[4] Но прямых подтверждений хромосомной теории не было.

Морган скептически относился к этому взгляду и считал, что хромосомы не являются носителями наследственности, а представляют собой продукты ранних стадий развития.

Таким образом, до 1910 года Морган скорее мог считаться антименделистом. В том же году ученый занялся изучением мутаций - наследуемых изменений тех или иных признаков организма.[5] Свои генетические эксперименты Морган проводил на плодовых мушках Drosoрhilа melаnogаster, маленьких насекомых, которые удобны для подобных исследований.

В 1933 году Морган получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности». Также он был обладателем медали Дарвина (1924г.) и медали Копли Лондонского королевского общества (1939г.).

Он был избран членом Лондонского королевского общества, Национальной академии наук, Американского философского общества, Американской ассоциации развития науки, Американского общества натуралистов и Генетического общества Америки. [6]

В 1928 году Морган перешел в Калифорнийский технологический институт (Калтех) в Пасадене, чтобы организовать новый биологический отдел. Вместе с ним в новое учреждение перешло несколько его бывших студентов и сотрудников.

Впоследствии, многие из учеников Моргана, были удостоены Нобелевской премии. В этом институте Морган проработал до самой своей смерти.

4 декабря 1945 года Томас Хант Морган умер в Пасадене от желудочного кровотечения.

Выдающийся учёный исследователь оставил после себя ряд научных работ, давших толчок в развитии генетики.

Важнейшими из них считают: «Регенерация» (1901г.), «Экспериментальная зоология», «Наследственность и пол» (1913г.), «Критика теории эволюции», «Физические основы наследственности» (1932г.), «Генетика дрозофильной мухи» (совместно с Бриджесом и Стертевантом), «Теория гена» (1932г.) [7].

Глава 2. Эксперимент Т. Моргана на Drosoрhilа melаnogаster

Морган проводил свои опыты на небольшой плодовой мушке дрозофиле (Drosoрhilа melаnogаster). В природе она в массе разводится на опавших и прелых фруктах. Её размеры не превышают 2-2,5 мм, а весит она около 1 мг.

Дрозофилу легко разводить в лабораторных условиях. Развитие от яйца до взрослого насекомого завершается в течение примерно двух недель. От одной пары можно ожидать потомство в несколько сотен особей. Кроме того, в соматических клетках дрозофилы содержится всего четыре пары хромосом.

У самок хромосомы первой пары совершенно одинаковые, а у самцов - разные. Вытянутая половая хромосома, присутствующая у самок в двойном числе, а у самцов в единственном, получила название X-хромосомы, а изогнутая хромосома, присутствующая только у самцов, - Y-хромосомы. Эти хромосомы получили название половых. Все эти особенности сделали дрозофилу излюбленным и очень удобным объектом лабораторных исследований.

Рис.2. Самка и самец дрозофилы [8].

Одним из первых Т. Морган задумался, что не все гены подчиняются закону независимого наследования признаков.

При постановке опытов Морган отбирал чистые линии дрозофил. Для этого он сразу же после вылета мух из куколок разделял самцов и самок, так как в течение 6-8 часов после вылупления дрозофилы не могу оплодотворяться, т.е. являются виргинными ( девственными).

Первые 2-3 часа после вылета крылья мух остаются не расправленными, а тело - светлым, это еще один показатель того, что самки девственны. [9]

Вылетевших мух вытряхивают на стекло и отделяют самок от самцов с помощью мягкой кисточки, после чего помещают их в разные стёкла, а затем - в пробирки. Далее из 3-5 отобранных девственных самцов и 3-5 девственных самок формируют родительское поколение. Мух помещают в пробирку с питательной средой для личинок на 3-5 суток, по истечении времени мух оттуда удаляют. Чистую линию выводят контролируя в ряду поколений проявление признака. [10]

Опыт, на основе которого Морган открыл кроссинговер, заключался в следующем.

Самцов дрозофилы, гомозиготных по доминантным аллелям окраски тела и нормальной формой крыльев, скрестили с самками, гомозиготными за соответствующими рецессивными аллелями (черное тело - недоразвитые крылья). Генотипы этих особей обозначили соответственно ААBB и ааbb. Все гибриды первого поколения имели серое тело и нормальные крылья, следовательно, они были гетерозиготными.

Рис.2. Эксперимент Т.Х.Моргана[11].

Далее Т.Х Морган скрестил гетерозиготных самок первого поколения с самцами гомозиготных по рецессивным аллелям (черное тело - недоразвитые крылья).

Если бы гены, обуславливающие окрас тела и форму крыльев, наследовались независимо, расщепление должно быть таким: 25% особей с серым телом и нормальными крыльями, 25% - с серым телом и недоразвитыми крыльями, 25% - с черным телом и нормальными крыльями и 25% - с черным телом и недоразвитыми крыльями. Однако в ходе эксперимента получилось расщепление - 41,5% особей имели серое тело и нормальные крылья, 41,5% - черное тело и недоразвитые крылья, 8,5% - серое тело и недоразвитые крылья и 8,5%-черное тело и нормальные крылья.[12]

Рис. 3. Эксперимент Т.Х.Моргана[13].

По результатам этого скрещивания Т. Морган сделал вывод, что гены А и В (и, соответственно, а и b) ведут себя как сцепленные между собой. Это значит, они находятся на одной хромосоме и в ходе мейоза расходятся между разными гаметами в соответствии с расхождением F2: гомологичных хромосом.

Явление совместного наследования признаков Т. Морган назвал сцеплением. Было доказано, что материальной основой сцепления генов является хромосома. Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно и образуют одну группу сцепления.

Важнейшей заслугой Т. Моргана явилось то, что он первым связал перекомбинацию генов находящихся на хромосоме генов с физическим обменом участками гомологичных хромосом - кроссинговером.

Кроссинговер - один из важнейших процессов, обеспечивающих комбинативную изменчивость и, тем самым, дающий материал для естественного отбора. Суть этого процесса заключается в обмене участков гомологичных хромосом. Это происходит путем разрыва и последующего соединения в новом порядке хроматид.

Частота (%) перекреста между двумя генами, расположенными в одной хромосоме, пропорциональна расстоянию между ними. Вероятность прохождения кроссинговера между двумя генами тем меньше, чем ближе друг к другу они расположены.

По мере увеличения расстояния между генами все более возрастает вероятность того, что кроссинговер «разведет» их по двум разным гомологичным хромосомам.

Это позволило Т. Моргану и его коллегам сформулировать основные положения хромосомной теории наследственности:

1. Гены локализованы в хромосомах. При этом различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. Кроме того, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

2. Аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах.

3. Гены расположены в хромосоме в линейной последовательности.

4. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, то есть наследуются преимущественно сцеплено, благодаря чему происходит сцепленное наследование некоторых признаков. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом данного вида (у гомогаметного пола) или больше на 1 (у гетерогаметного пола).

5. Сцепление нарушается в результате кроссинговера, частота которого прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме (поэтому сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами).

6. Каждый биологический вид характеризуется определенным набором хромосом -- кариотипом. [14]

Глава 3. Методы

гибридологический морган наследственность

Популяционно-статистический (анализ наследственных признаков обширных групп населения в рамках одного либо нескольких поколений). С помощью него рассчитывается частота проявления в популяции разнообразных аллелей гена, а также генотипов этих аллелей, и определяется степень распространения разного рода наследственных признаков, включая заболевания.

Генеалогический (посредством анализа родословных дает возможность определить конкретный тип наследования признака: рецессивный, либо доминантный, либо аутосомный, либо сцепленный с полом, а также его поли- или моногенность). С его помощью можно спрогнозировать степень вероятности проявления исследуемого признака у потомков (предупреждение наследственных заболеваний).

Гибридологический метод (изучение наследственности и изменчивости соматических клеток).

Основа - их размножение в искусственно созданных условиях. Здесь анализируются генетические процессы отдельных клеток, а с учетом полноценности генматериала их можно использовать впоследствии для исследования генетических закономерностей всего организма в целом. Применение данного метода позволило точно диагностировать ряд наследственных заболеваний в рамках пренатального периода.

Глава 4. Подробный разбор гибридологического метода

Метод гибридологического анализа заключается в скрещивании организмов и последующем учете расщеплений признаков.

В законченной форме этот метод был предложен Г. Менделем и до настоящего времен является одним из основных методов генетических исследований.

Метод включает в себя систему скрещиваний заранее подобранных родительских особей, различающихся по одному, двум или трем альтернативным признакам, наследование которых изучается. Проводится тщательный анализ гибридов первого, второго, третьего, а иногда и последующих поколений по степени и характеру проявления изучаемых признаков.

Этот метод включает в себя рекомбинационный метод, который основан на явлении кроссинговера. Также метод широко используют для составления генетических карт и для создания рекомбинантных молекул ДНК, содержащих генетические системы различных организмов.

Гибридизация - это процесс скрещивания с целью получения гибридов. Гибрид - это организм, который получен в результате скрещивания разнородных в генетическом отношении родительских форм.

При исследовании наследования признаков используются методы моногибридного, дигибридного, полигибридного скрещивания. При изучении закономерностей наследования признаков и закономерностей изменчивости широко используется метод искусственного мутагенеза, когда с помощью мутагенов вызывают изменение в генотипе и изучают результаты этого процесса.

Основные правила использования гибридологического метода, установленные Менделем:

1. Подбор исходных «константно различающихся» родительских пар.

2. Количественный анализ полученных гибридов, отличающихся по отдельным признакам от каждой родительской пары.

3. Индивидуальный анализ потомства от каждого скрещивания в ряду поколений.

4. Применение статистических методов оценивания результатов эксперимента.

Морган проводил дигибридное скрещивание. Он скрестил серых длиннокрылых мух (BBVV) с чёрными короткокрылыми (bbvv). B - ген, отвечающий за серый цвет тела, V - ген, отвечающий за длинные крылья, b -за чёрный цвет, v - за короткие крылья. Следовательно, первый пункт использования гибридологического метода был учтён.

По закону чистоты гамет особи дадут по одному сорту гамет и все потомки будут одинаковые - серые длиннокрылые.

Р BBVV x bbvv

F1 BBVV серые длиннокрылые - 100%

Затем Морган взял гибридного самца из F1 и скрестил с рецессивной гомозиготной самкой, в результате получил два сорта потомков и провел количественный анализ полученных гибридов: 50% серых длиннокрылых, 50% чёрных короткокрылых.



Заключение

С развитием хромосомной теории наследственности было установлено, что гены, расположенные в одной хромосоме, составляют одну группу сцепления и должны наследоваться совместно; число групп сцепления равно числу пар хромосом, постоянному для каждого вида организмов; признаки, зависящие от сцепленных генов, также наследуются совместно.

Вследствие этого закон независимого комбинирования признаков должен иметь ограниченное применение; независимо должны наследоваться признаки, гены которых расположены в разных (негомологичных) хромосомах.



Список литературы

1. Общая генетика. М. Высшая школа, 1895.

2. Хрестоматия по генетике. Издательство Казанского ун-та, 1988.

3. Петров Д.Ф. Генетика с основами селекции, М.: Высшая школа, 1971.

4. Бочков Н.П. Медицинская генетика - М.: Мастерство, 2001 г.

5. Иванов В.И. Генетика. М.: ИКЦ Академкнига, 2006 г.

6. httр://www.bio.bsu.by/genetiсs/files/genetiсs_mаksimovа_09.рdf

8. httр://biology-gen.ru/lektsii-рo-genetike/90-linejnoe-rаsрolozhenie-genov-v-xromosome.html

10. kontseрtsiyа_sovremennogo_estestvoznаniyа.html

11. httр://www.аmаdinа.ru/?id=554

13. httр://med-books.info/veterinаriyа_727/metodyi-genetiki.html

Размещено на Allbest.ru