Современное представление о гене.
Рассмотрение особенностей нуклеиновых кислот и их роли в передаче генетической информации дает основание определить, что представляют собой элементарные единицы наследственности, называемые генами. Термин ген был предложен в 1907 г. для обозначения наследственных факторов, определяющих развитие определенных признаков организма. Анализируя историю развития этого понятия, академик Н. П. Дубинин указывает, что в первый период своего развития «появление теории гена дало пищу многим ошибочным и метафизическим гипотезам, пытавшимся представить гены в качестве автономных и неизменных единиц, которые якобы подобно элементам неорганической природы своими сочетаниями создают все многообразие жизни»'. Подобные гипотезы в той или иной мере перекликались с гипотезой «непрерывности зародышевой плазмы» Д.Вейсмана .
В 20-х годах XX в. в работах Т. Моргана и его школы теория гена оформляется в хромосомную теорию наследственности, согласно которой носителями генов являются хромосомы. Каждая хромосома содержит в себе сотни и тысячи генов, располагающихся линейно и связанных в одну группу сцепления. Еще в 1911 г. Морган высказал предположение, что, чем дальше отстоят друг от друга гены в хромосоме, тем слабее они сцеплены друг с другом. Это создает предпосылку к нарушению сцепления и перегруппировке участков хромосом. Такая перегруппировка может происходить во время редукционного деления на стадии профазы, когда гомологичные хромосомы, располагаясь друг подле друга, образуют пары (коньюгируют). Такие пары в некоторых участках непосредственно соприкасаются и перекрещиваются друг с другом. Морган предположил, что при таком перекресте гомологичных хромосом (кроссинговере) хромосомы разрываются в месте контакта и участки их воссоединяются в ином сочетании. В результате образуются две новые хромосомы, содержащие участки от двух исходных хромосом. Таким образом при коньюгации хромосом в мейозе у гетерозиготных форм гены могут рекомбиниро-ваться в процессе кроссинговера, что усиливает комбинативную изменчивость.
Впервые мнение о неизменности генов было поколеблено, когда в 1925 г. Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов на грибах, а позднее, в 1927 г., Г. Меллер на плодовой мушке дрозофиле показали возможность получения наследственных изменений под влиянием рентгеновых лучей. С этого момента ген стали рассматривать в качестве элементарной корпускулы, способной к мутированию. При этом считалось, что материальным субстратом наследственности в гене служит белок. По аналогии с химическими изомерами аллели рассматривались как изомеры, состоящие из одной белковой молекулы.
В настоящее время в связи с установлением структуры молекул ДНК и их роли в передаче наследственной информации понятие гена претерпело дальнейшее изменение. Геном называют локализованный участок молекулы ДНК, обладающий определенной биохимической функцией и оказывающий специфическое влияние на свойство особи. Каждый ген обладает функцией программирования синтеза в клетке определенного белка (концепция «ген-белок»). Иначе говоря, ген представляет собой определенную биологическую единицу в системе генетической информации, связанной со специфической последовательностью расположения нуклеотидов в ДНК и РНК
Размер гена определяется количеством парных оснований обеспечивающих кодирование структуры молекулы того белка' который связан с ним в своем генезисе. Если исходить из того* I что каждая аминокислота кодируется триплетом, число нуклео- I тидов, определяющих протяженность гена, будет 3 и, где п рав-НО количеству последовательно расположенных молекул амино-кислот в молекуле данного белка. Поэтому длина отдельных { генов может соответствовать нескольким тысячам пар осно- 1 ваний.
В пределах хромосомы определенные гены строго локализованы. Место, которое ген занимает в хромосоме, называют л о кус ом. Аллельные гены занимают одинаковые локусы. Вопрос о том, отделены ли друг от друга соседние гены, не получил пока своего решения. Есть две противоположные точки зрения. Согласно одной из них гены располагаются непрерывно один за! другим. Другая точка зрения полагает, что гены отделены сегментами белка, не имеющего генетического значения.
Цитоплазматическая наследственность. Хотя ведущая роль в наследственности принадлежит хромосомам с заключенными в них генами, последние не являются единственными носителями наследственной информации. В цитоплазме клетки имеются структуры, которые подобно ядру также размножаются делением и, по-видимому, в свою очередь могут обеспечивать специфическую наследственную информацию. К таковым, например, относятся пластиды в клетках растений.
Характерной чертой цитоплазматической наследственности является наследование тех или иных свойств по материнской линии. Это объясняется тем, что яйцеклетка содержит большое количество протоплазмы, тогда как сперматозоид почти лишен ее.
|
:: Главная :: Статьи :: Карта сайта :: Новости и факты :: Форма обратной связи ::
