Как два родителя, рецессивный и доминантный гены и два комплементарных нуклеотида оказываются в одной ДНК? [закрыто]

Я думаю, вам действительно нужно вернуться к самым основам и попытаться понять молекулу ДНК, что такое хромосома, репликация ДНК и митоз, что такое гомологичные хромосомы, что такое негомологичные хромосомы, что такое сестринские хроматиды, что такое несестринские хроматиды прежде чем вы попытаетесь понять мейозы. И я определенно рекомендую вам изучить все эти вещи задолго до того, как вы попытаетесь понять молекулярную наследственность, но позвольте мне посмотреть, смогу ли я хотя бы начать прояснять некоторые из ваших заблуждений.

Если вам трудно понять концепции в том виде, в каком они написаны, попробуйте сначала поискать статьи в Simple English Wikipedia . Стараются сделать свои статьи более понятными для новичков.

Не существует такого понятия, как доминантные нуклеотидные основания. Две нити двойной спирали ДНК комплементарны и антипараллельны. Гены могут находиться на любой цепи.

Вы также очень путаетесь в отношении рекомбинации посредством кроссинговера в мейозе. Хромосомы, которые рекомбинируются у матери, принадлежат ее родителям, поэтому технически рекомбинируемые хромосомы — это хромосомы бабушек и дедушек.

То же самое происходит, когда отец производит гаметы. Хромосомы от его родителей обмениваются фрагментами ДНК.

В конце мейоза каждая гамета имеет случайный набор из 23 хромосом либо от отца, либо от матери взрослого самца, либо от отца или матери взрослой самки.

23 могут быть рекомбинированы, что означает, что хромосома является частью бабушки и частью дедушки, или это хромосома бабушки, которая не рекомбинировала, или хромосома дедушки, которая не рекомбинировала. Просто взглянув на возможные способы случайного сортирования 23 хромосом без учета рекомбинации с образованием гамет, получается около 8 миллионов комбинаций. Добавьте рекомбинацию, и вы получите огромное генетическое разнообразие.

Итак, это гаплоидные гаметы. Когда происходит оплодотворение, сперма от отца жертвует свой случайный набор из 23 хромосом, а яйцеклетка от матери имеет 23 собственных случайным образом подобранных хромосом. Это дает вам в общей сложности 46; 23 от отца, составленные из случайного набора хромосом его отца и матери (или хромосом, рекомбинированных путем кроссинговера, чтобы быть частью его мамы и частью его папы), и 23 от матери с той же моделью случайного набора и рекомбинации .

Кроме того, двойная спираль не диссоциирует (разъединяется) во время кроссинговера [ПРИМЕЧАНИЕ: для тех, кто знает, пожалуйста, не набрасывайтесь на меня за то, что я не объясняю здесь вторжение нитей и необходимость гомологичных последовательностей для кроссинговера]. Одна часть хромосомы дедушки и бабушки заменяется на точно такую ​​же часть хромосомы из хромосомы другого дедушки и бабушки, при условии нормального кроссинговера. Аллели (версии) генов в этом сегменте могут различаться, поэтому у вас есть хромосома, состоящая из бабушки и дедушки.

Что касается доминантных аутосомных генетических признаков по сравнению с рецессивными генетическими признаками. Доминантный признак означает, что гетерозиготный ребенок будет проявлять фенотип, даже если у него есть только одна копия доминантного аллеля. Если это болезнь, то мы говорим, что человек поражен. Если это рецессивный признак, то гетерозиготный ребенок не будет проявлять фенотип, поэтому он не подвержен заболеванию, но он несет аллель и может передать ее своим детям. Говорят, что этот человек является носителем. Если человек гомозиготен по рецессивному признаку, то он будет поражен болезнью и проявит фенотип.

Что касается наследования, вам нужно нарисовать квадраты корзины. Это покажет вам различные модели и вероятности наследования.

ОБНОВЛЯТЬ

Я думаю, вас смущает мысль, что вы наследуете один набор из 23 хромосом от матери и один набор из 23 хромосом от отца. Хотя это правда, мейоз происходит в их репродуктивных органах до оплодотворения (по большей части, но важная часть происходит тут же).

Пример отца проще. У него есть два набора хромосом, один набор, который он унаследовал от своей матери, и один набор, который он унаследовал от своего отца. В начале мейоза реплицируются все 46 хромосом. Они делают точную копию самих себя и соединяются центромерами. У вас есть 2 сестринские хроматиды на каждой из этих хромосом. Теперь гомологичные хромосомы объединятся в пары, поэтому одна из хроматид на отцовской хромосоме (скажем, хромосома 4 из набора дедушки) соединится с несестринской хроматидой из материнской хромосомы (хромосома 4 бабушки). Итак, у вас есть четыре хроматиды из хромосомы 4, выстроенные в ряд на метафазной пластинке. Две соединенные несестринские хроматиды рекомбинируют, когда кинетохоры движутся по микротрубочкам к полюсам веретена. В конце всего этого у вас есть две клетки, которые содержат 23 хромосомы, каждая с сестринской хроматидой, однако сестринские хроматиды больше не идентичны, потому что одна из них рекомбинирует с несестринской хроматидой своей гомологичной хромосомы. Вы должны помнить, что каждая хромосома сортируется независимо от другой. Для хромосомы 1 материнская хромосома могла попасть в левую клетку, а отцовская — в правую. Тогда для хромосомы 2 у вас может быть материнская хромосома, идущая вправо, а отцовская хромосома, идущая влево. И так далее и тому подобное. Количество возможных комбинаций того, как вы можете расположить два набора из 23 хромосом, составляет 2^23 или около 8 миллионов различных комбинаций. однако сестринские хроматиды больше не идентичны, потому что одна из них рекомбинировала с несестринской хроматидой своей гомологичной хромосомы. Вы должны помнить, что каждая хромосома сортируется независимо от другой. Для хромосомы 1 материнская хромосома могла попасть в левую клетку, а отцовская — в правую. Тогда для хромосомы 2 у вас может быть материнская хромосома, идущая вправо, а отцовская хромосома, идущая влево. И так далее и тому подобное. Количество возможных комбинаций того, как вы можете расположить два набора из 23 хромосом, составляет 2^23 или около 8 миллионов различных комбинаций. однако сестринские хроматиды больше не идентичны, потому что одна из них рекомбинировала с несестринской хроматидой своей гомологичной хромосомы. Вы должны помнить, что каждая хромосома сортируется независимо от другой. Для хромосомы 1 материнская хромосома могла попасть в левую клетку, а отцовская — в правую. Тогда для хромосомы 2 у вас может быть материнская хромосома, идущая вправо, а отцовская хромосома, идущая влево. И так далее и тому подобное. Количество возможных комбинаций того, как вы можете расположить два набора из 23 хромосом, составляет 2^23 или около 8 миллионов различных комбинаций. Для хромосомы 1 материнская хромосома могла попасть в левую клетку, а отцовская — в правую. Тогда для хромосомы 2 у вас может быть материнская хромосома, идущая вправо, а отцовская хромосома, идущая влево. И так далее и тому подобное. Количество возможных комбинаций того, как вы можете расположить два набора из 23 хромосом, составляет 2^23 или около 8 миллионов различных комбинаций. Для хромосомы 1 материнская хромосома могла попасть в левую клетку, а отцовская — в правую. Тогда для хромосомы 2 у вас может быть материнская хромосома, идущая вправо, а отцовская хромосома, идущая влево. И так далее и тому подобное. Количество возможных комбинаций того, как вы можете расположить два набора из 23 хромосом, составляет 2^23 или около 8 миллионов различных комбинаций.

Во время мейоза II 23 хромосомы снова выстраиваются в линию на метафазной пластинке и прикрепляются к веретену обеими сторонами своего центрамерно-кинетохорного комплекса. При миграции две сестринские хроматиды мигрируют к противоположным полюсам. Опять же совершенно случайно, будет ли рекомбинированная хроматида или хроматида, которая не подверглась рекомбинации, мигрировать вправо или влево. Опять же, для КАЖДОЙ ячейки существует 2^23 возможных комбинации.

Таким образом, вы получаете невероятное количество генетического разнообразия в том, как хромосомы сортируются в гаметах. У вас по-прежнему будет только четыре возможных исхода в копиях любого отдельного гена, который вы получите. Вы унаследуете либо копию своего деда по отцовской линии, либо копию своей бабушки по отцовской линии, и вы унаследуете либо копию своей бабушки по материнской линии, либо копию вашего дедушки по материнской линии. Вот почему, если генетическое заболевание вызвано одним геном, это зависит от того, какие копии вы унаследуете.

Я буду говорить только о людях и не буду говорить об особом случае половых хромосом (и аномалиях, таких как трисомия 21) из ответа, просто чтобы упростить задачу. Есть что сказать, поэтому я просто делаю очень краткий обзор различных тем. Сначала выпейте кофе, медленно читайте и не стесняйтесь щелкать ссылки в Википедии, чтобы углубить свои знания.

Пары хромосом

У всех нас 46 хромосом. Хромосомы могут быть расположены в 23 пары. По определению 3-я пара хромосом — это 3-я самая длинная пара хромосом, как вы можете видеть на этом кариотипе.

Вы заметите, что 23-я пара — это пара половых хромосом, но я не буду о них говорить. Обратите внимание, что виды, у которых хромосомы представлены парами, называются диплоидными. Некоторые виды являются гаплоидными (не парными), некоторые — тетраплоидными (4 хромосомы одного типа вместе) и т. д. Хотя термин «диплоидные виды» часто используется, например, для обозначения млекопитающих, на самом деле правильнее говорить диплотические виды. Диплоидные виды - это те виды, которые большую часть времени диплоидны и гаплоидны только в течение короткого периода времени. Наши яйцеклетки и сперматозоиды действительно гаплоидны.

Пары хроматид

Хромосомы имеют более или менее Х-образную форму. Каждая «вертикальная линия» представляет собой Xдвухцепочечную (двойную спираль) хроматид . Две хроматиды одной и той же хромосомы называются сестринскими хроматидами. Две хромосомы одной пары называются гомологичными хромосомами. Обратите внимание, что хромосомы не всегда выглядят так, как они представлены здесь, это зависит от фазы жизненного цикла клетки , но это история в другой раз. Как вы сказали, одна хроматида состоит из двух «антипараллельных» нитей. Точка соединения в центре (хотя, как видите, она всегда в центре) Х-образной формы называется центромерой.

Наследование

В паре хромосом одна хромосома наследуется отцом, другая – матерью. Поэтому мы получаем одинаковое количество генетической информации от каждого родителя (но см. этот пост ). Яйцеклетка фактически получает 2 одиночные хроматиды (одну от яйцеклетки и одну от сперматозоида). На каком-то этапе жизненного цикла каждая хроматида удваивается, образуя Х-образные хромосомы. Следовательно, две сестринские хроматиды абсолютно (кроме исключений!) идентичны. Однако, поскольку одна хромосома исходит от отца, а другая — от матери, две гомологичные хромосомы не совсем идентичны. Обратите внимание, что мутации происходят во время репликации ДНК (особенно во время мейоза) .). Отметим также, что в момент образования наших гамет (=сперматозоидов и яйцеклеток) хроматиды из разных хромосом (в пределах одной пары) могут обмениваться ДНК. Этот процесс называется кроссинговер . Вот схема этого процесса

Кроссовер — это процесс, при котором две хроматиды из разных гомологичных хромосом обмениваются своими ДНК. Хроматиды не сливаются в одну (как это предлагается в вашем комментарии ниже). Посмотрите на картинку выше. Вверху слева две гомологичные хромосомы. Вверху справа две гомологичные хромосомы после кроссинговера (маленький розовый кусочек теперь присоединен к синей хроматиде и наоборот). Внизу четыре гаметы (четыре независимые хроматиды) после мейоза.

В то время как кроссовер относится к механизму, рекомбинация относится к статистической ассоциации между двумя локусами. На приведенном выше рисунке представлены два локуса, и оба являются гетерозиготами (см. определение ниже), так как в одном локусе находятся аллели aA, а в другом локусе - аллели bB. Конечно, в сестринских хроматидах оба аллеля одинаковы, учитывая, что две хроматиды являются просто копиями друг друга, если одна происходит от одного родителя. Следовательно, aвсегда с bи Aвсегда с Bна одних и тех же хроматидах. При отсутствии кроссовера говорят, что они сегрегируют не независимо. Если потомство получит A, он(а) обязательно получитBтакже. Однако, если между двумя локусами может произойти кроссовер, то некоторые гаметы могут нести aи B, а некоторые другие могут нести Aи b. Статистическая связь между двумя локусами называется рекомбинацией. скорость рекомбинации между двумя локусами указывает скорость, с которой будет происходить кроссовер между этими двумя локусами.

ДНК

Говоря о ДНК , мы обычно имеем в виду одну двойную спираль (одну хроматиду). ДНК состоит из различных химических соединений, включая нуклеотиды . Существует 4 типа нуклеотидов, на которые мы ссылаемся по первой букве их названий: A, T, C и G. Каждый раз, когда в одной цепи есть T, в другой цепи есть A (и наоборот). . Каждый раз, когда на одной цепочке есть буква G, на другой цепочке есть буква C (и наоборот). В результате одна нить является своего рода негативом (фотографией) другой нити.

От гена к белку

Вы можете обратиться к положению на хромосоме как к локусу . В разных локусах находятся разные типы последовательностей. Не вдаваясь в подробности, ген — это тип последовательности, которая используется для создания белка. Чтобы сделать белок из гена, двойная спираль должна раскрыться на коротком участке, некоторые белки приходят, читают ДНК и составляют из нее РНК. РНК представляет собой своего рода негатив прочитанной цепи ДНК (за исключением того, что буквы T заменены на Us). Из РНК какой-то другой механизм (рибосомы; рибосомы на самом деле состоят из других РНК, но это тоже история в другой раз) превращает РНК в белок. Вот предельно упрощенная схема этого процесса.

Влияние генотипа на фенотип

Как я уже говорил выше, между гомологичными хромосомами есть некоторые различия. Рассмотрим, например, что в популяции в данном локусе (для простоты предположим, что этот локус соответствует гену) разные хромосомы несут разные варианты. Эти варианты называются аллелями . Слова рецессивность, аддитивность или доминирование относятся к взаимосвязи между двумя разными аллелями в одном и том же локусе с точки зрения того, как два аллеля влияют на фенотип . Ссылка из википедии A phenotype [..] is the composite of an organism's observable characteristics or traits, such as its morphology, development, biochemical or physiological properties, phenology, behavior [..].

Рецессивность, аддитивность и доминантность

Назовем один аллель A, а другой аллель a. Учитывая, что одна особь имеет две хромосомы, эта особь в рассматриваемом локусе может быть либо aa, либо . Разница между и заключается в том, что в одном случае аллель исходит от матери, а в другом — от отца. По сути, это не имеет значения, поэтому давайте просто назовем эти два типа . и называются аддитивными, если фенотип является средним фенотипом между фенотипом и . Если фенотип ближе к фенотипу, чем к фенотипу , то говорят, что он частично доминантный.aAAaAAaAAaAaAaAaAaaAAaAAAaaAaявляется частично рецессивным (или наоборот для противоположного сценария). В крайнем случае, когда фенотип aAточно такой же, как фенотип AA, тогда Aговорят, что aон доминантный и рецессивный (или наоборот для противоположного сценария). Сверхдоминирование - это третий тип отношений, при котором фенотип aAлежит вне диапазона фенотипов aaи AA. Например, люди, имеющие оба aaгенотипа AA, маленькие, а люди aAбольшие. AAКстати , aaговорят, что люди гомозиготны, а aAгетерозиготны независимо от функциональной связи между двумя аллелями.

Рассмотрим для примера болезнь, которая выражена только в aaгенотипах. В таком случае aявляется рецессивным. Если два AAчеловека спариваются друг с другом, нет риска, что ребенок станет переносчиком болезни. Если одна aAособь спаривается с AAособью, ребенок бывает либо aA(с вероятностью 0,5), либо AA(с вероятностью 0,5). Если две aAособи aAспариваются вместе, то возникает ребенок aA(с вероятностью 0,5), AA(с вероятностью 0,25) илиaa(с вероятностью 0,25). Другими словами, если два гетерозиготных человека спариваются вместе, у них есть вероятность 0,25, что данный ребенок будет носителем болезни, если болезнь является рецессивной. Эта вероятность достигает 0,75, если заболевание является доминантным (но два гетерозиготных родителя также будут проявлять заболевание).