Современная генетика

(fig. 3-4), care оndeplinesc diferite func?ii.

Оn via?a celulelor un rol excep?ional de mare оl joac? nucleul. Celulele

lipsite de nucleu nu se pot divide ?i mor.

Fig. 3. Schema structurii celulei dup? datele microscopiei electronice

Fig. 4. Schema combinat? a structurii celuleeucariotice cc?zut? la

microscoppul electronic (sec?iune transversal?)

a) selula animal?; b) celula vagetal?

1– nucleu cu cromatin? ?i nucleoli; 2 – mimbran? plasmatic?; 3 –

membran? celular?; 4 – plasmodesm?; 5 – reticul endoplasmatic

granulat; 6 – reticul neted; 7 – vacuol? pinocitotic?; 8 – apartul

Golgi; 9 – lizozomi; 10 – incluziunni de gr?simi оn reticulul neted; 11

– centriol? cu microtuburile centrosferei; 12 – mitocondrii; 13 –

poliribozomi ai hialoplasmei; 14 – vacuuuol? central?; 15 – cloroplast.

Principalele elemente ale nucleului celular sunt forma?iile, de obicei

filiforme, de dimensiuni microscopice, care pentru capacitatea lor de a se

colora intens au fost denumite cromozomi (corpuri ce se pot colora). La

organismele de diferite specii num?rul de cromozomi variaz? оn limite mari:

la maz?re exist? 14, la p?pu?oi – 20, la ?oareci – 40, la om – 46, la

cimpanzeu – 48 ?. a. m. d. Оn schimb, la reprezentan?ii uneia ?i aceleia?i

specii num?rul de cromozomi r?mвne constant. Celulele noi iau оntotdeauna

fiin?? din cele existente pe calea diviz?rii acestora din urm?. Un moment

deosebit de important оn procesul diviz?rii celulelor оl reprezint?

dublarea num?rului de cromozomi, care precede migr?rii lor оn celulele-

fiice.

Оnainte de divizarea celulei, fiecare cromozom se dubleaz?, formвnd

cromozomi identici cu el. Оn momentul оn care celula matern? se divide оn

dou? celule-fiice cromozomii pari se оndep?rteaz? unul de altul ?i migreaz?

оn celule diferite. Оn consecin??, celulele fiice primesc cromozomi de

acela?i fel ca ?i cromozomii din celula matern?. Dup? distribuirea

cromozomilor оn celulele fiice are loc ?i procesul de repartizare a

citoplasmei din celula matern?. Acest tip de diviziune a celulei a fost

numit mitoz?. Celulele formate cu ajutorul mitozei au aceea?i garnitur?

cromosomal?. Оnmul?irea celulelor cu ajutorul mitozei asigur? cre?terea

organismului.

Pe lвng? mitoz?, este cunoscut ?i un alt tip de diviziune a celulelor

numit? diviziune reduc?ional? sau meioz?. Ea se produce оn ?esuturile

generative ale plantelor ?i animalelor ?i se afl? la baza form?rii

celulelor sexuale.

Spre deosebire de mitoz?, meioza este оnso?it? de dou? diviziuni

succesive ale celulelor, prima dintre ele se nume?te diviziune

reduc?ional?, iar cea de-a doua diviziune ecua?ional? sau de echilibrare. -

?i prima, ?i cea de-a doua diviziune sunt compuse din patru faze: profaz?,

metafaz?, anafaz? ?i telofaz?. Оnainte de a оntra оn proces de diviziune

reduc?ional? cromozomii, ca оn mitoz?, se dubleaz? ?i ca urmare fiecare

cromozom este compus din dou? jum?t??i egale – cromatide - surori.

Fig. 5. Schema fazelor mitozei оn celula animal? (dup? M. Loba?ev);

1 – interfaza; 2 – profaza; 3 – prometefaza; 4 – metafaza; 5 – anafaza; 6 –

fusul nuclear; 7 – telofaza; 8 – ?an?ul de plasmodierez?.

Оn faza ini?ial? (profaz?) a diviziuni reduc?ionale cromozomii omologi

(materni ?i paterni) оncep, s? se apropie ?i formeaz? perechi, ceva mai

tвrziu, оn anafaz?, ei se deplaseaz? cвte unul spre cele dou? poluri ale

celulei. Оn acest fel celula-fiic? con?ine cвte un cromozom de la fiecare

pereche ?i de aceea num?rul total de cromozomi оn sa este de dou? ori mai

mic decвt оn celula matern?.

A doua etap? de diviziune prin meioz? (diviziunea de echilibrare) se

produce dup? principiul mitozei obi?nuite. Singura diferen?? const? оn

faptul c? оn anafaza acestei diviziuni spre polurile celulei migreaz? nu

cromozomi оntregi (constвnd din cвte dou? cromatide) de la fiecare pereche

ca оn anafaza diviziunii reduc?ionale, ce numai cвte o jum?tate (cвte o

cromatid?-sor?) de la fiecare cromozom.

Celulele care con?in un num?r redus (pe jum?tate) de cromozomi se numesc

celule haploide, iar cele care con?in o garnitur? оntreag? (sau dubl?) de

cromozomi se numesc diploide.

Celulele organismului, cu excep?ia, celor sexuale sunt diploide, celulele

sexuale sau game?ii con?in un num?r redus de cromozomi.

Оn urma unirii оn procesul fecunda?iei game?ii formeaz? zigo?i, оn care

se restabile?te garnitura cromozomal? diploid?: una este adus? de

spermatozoizi, iar alta de ovul. Dezvoltвndu-se, zigotul d? na?tere

embrionului, iar din acesta se dezvolt? organismul matur. Cвnd оntr-un

astfel de organism diploid se formeaz? game?ii, ei ob?in din nou o

garnitur? haploid? de cromozomi. Prin unirea ulterioar? a celulelor sexuale

se constituie iar??i organisme diploide. A?a, din genera?ie оn genera?ie,

fiecare organism diploid, care apare din game?ii haploizi, dup? atingerea

perioadei de maturitate, formeaz? la rвndul s?u game?i, prin care о?i

transmite caracterele genera?iei urm?toare. Prin urmare, ereditatea asigur?

continuitatea material? ?i func?ional? оntre un ?ir de genera?ii. Ea este

legat? nemijlocit de procesul оnmul?irii, оnmul?irea, la rвndul ei, fiind

legat? de procesul diviziunii celulelor ?i de cel al reproducerii

elementelor lor structurale. Ovulul ?i spermatozoidul constituie puntea de

leg?tur? care une?te dou? genera?ii succesive, iar baza materiala a

eredit??ii o constituie acele elemente structurale ale celulelor care оn

procesul diviziunii lor sunt capabile s? se autodubleze ?i s? se

repartizeze оn mod egal оntre celulele-fiice.

Fig. 6. Schema meiozei

Numeroase cercet?ri au permis s? se poat? stabili, c? cromozomii

nucleului celular sunt capabili s? satisfac? aceste condi?ii. Treptat s-a

format opinia c? unit??ile materiale, denumite de Mendel factori ereditari,

sunt localizate оn cromozomi.

Primele confirm?ri experimentale оn acest sens au fost ob?inute оn anul

1902 de c?tre V. Sutton оn SUA ?i de c?tre T. Boveri оn Germania. Studiind

procesul de gametogenez? la l?cust? ?i la alte specii de animale, Seton a

reu?it s? urm?reasc? modul de repartizare a cromozomilor оn game?i,

reunirea lor оn zigo?i ?i principiul de transmitere a caracterelor

urma?ilor. Concomitent s-a constatat c? comportamentul specific al

caracterelor, stabilit de Mendel, este condi?ionat de acela?i mecanism ca

?i comportamentul cromozomilor omologi оn procesul gametogenezei ?i

fecunda?iei. A devenit cunoscut faptul c? genele alele sunt localizate pe

perechile de cromozomi omologi: cвte una оn fiecare cromozom. Prin urmare,

combinarea cromozomilor duce оn mod automat ?i la combinarea genelor alele

localizate оn ei. Оn acest fel comportamentul cromozomilor omologi serve?te

оn calitate de mecanism citologic al combin?rii genelor ?i, corespunz?tor,

al caracterelor оntr-un ?ir consecutiv de genera?ii. Prin acest mecanism

legile eredit??ii, descoperite de Mendel, cap?t? o bun? explica?ie.

Concluziile f?cute de V. Sutton ?i T. Boveri au pus o baz? solid? teoriei

cromozomale a eredit??ii, numit? morganism, оn cinstea vestitului

geneticiian american T. Morgan, care a adus o mare contribu?ie la

demonstrarea experimental? a rolului cromozomilor оn transmiterea

ereditar?.

III. TEORIA CROMOZOMIAL? A EREDIT??II

3.1 Cromozomii, genele ?i caracterele

Dup? cum am men?ionat deja оn urma cercet?rilor citologice ?i a primelor

cercet?ri genetice la оnceputul secolului nostru au devenit absolut

evidente urm?toarele:

1. Toate celulele au un num?r determinat de cromozomi, localiza?i оn

nucleu.

2. Оn celulele somatice cromozomii formeaz? perechi.

3. La reproducerea celulelor cromozomii se divizeaz? ?i sunt distribui?i

оn p?r?i egale оntre cele dou? celule-fiice. Datorit? acestui fapt fiecare

celul? ob?ine dou? copii de cromozomi de fiecare tip.

4. La formarea celulelor sexuale (game?ilor) se produce o diviziune

reduc?ional? (meioz?), care asigur? mic?orarea de dou? ori a num?rului de

cromozomi. Game?ii au numai cвte o copie de cromozom de fiecare tip.

5. Ovulele fecundate conduc la formarea zigotului (ovulului fecundat), оn

nucleul c?ruia se restabile?te garnitura dubl? de cromozomi. Zigotul este

celula ini?ial? a noului organism, care оncepe a se dezvolta.

Aceste principii se afl? la baza teoriei cromozomice a eredit??ii, numit?

morganism, оn cinstea cunoscutului savant american T. Morgan, care prin

cercet?rile sale a dovedit pe cale experimental? rolul cromozomilor оn

transmiterea ereditar? a caracterelor. Conform acestei teorii, unit??ile

materiale ale eredit??ii (genele) formeaz? elementele structurale ale

cromozomilor ?i se localizeaz? оn ele оn ordine liniar?.

Оn aceea?i perioad?, datorit? alian?ei dintre genetic? ?i citologie, a

luat na?tere citogenetica, o ramur? independent? a biologiei, care a

explicat ?i a dovedit aptitudinile ereditare abstracte, descoperite de

Mendel.

Pe baza a numeroase observa?ii ?i experien?e cu musculi?a o?etului

(Drozophila melanogaster) Morgan a stabilit modul оn care sunt mo?tenite

caracterele cele mai manifeste. Luвnd оn considera?ie, c? drozofila are

caractere multe, iar cromozomi doar 8, el a f?cut concluzia c? оntre

cromozomi ?i gene nu poate fi pus semnul egalit??ii, ele nu sunt identice:

genele reprezint? componentele structurale ale cromozomilor ?i sunt

localizate оn num?r mare оn ei оn ordine liniar?.

A fost confirmat faptul c? genele sunt elementele prin care se transmite

informa?ia ereditar?.

Genele joac? un rol dintre cele mai оnsemnate оn toate procesele vitale.

Pu?in probabil c? exist? vre-un caracter care s? nu se g?seasc? оntr-o

m?sur? oarecare sub controlul genelor. Genele controleaz? culoarea ?i forma

animalelor ?i a plantelor, dimensiunile ?i ritmul lor de cre?tere,

capacitatea de a vedea, auzi, mirosi ?i chiar m?sura оn care copilul este

receptiv la educa?ie.

Pentru a ne da sama de importan?a genelor, s? compar?m organismul cu o

fabric? sau uzin?, unde se desf??oar? un num?r enorm de procese. Grupe de

muncitori specializa?i execut? opera?ii conform unor indica?ii precise date

de cineva. Оn «fabrica» organismu-lui aceste indica?ii sunt date de gene.

Genele о?i exercit? ac?iunea la orice stadiu de dezvoltare a organismului

de-a lungul оntregii lui vie?i. Cu toate acestea nu оnseamn? deloc c?

genele constituie unicul factor ce condi?ioneaz? dezvoltarea. Asemenea

proceselor de produc?ie de la оntreprinderi industriale, procesele vitale

depind, bun?oar?, de aprovizionarea cu materialele necesare, precum ?i de

alte aspecte. De exemplu, genele care condi?ioneaz? cre?terea normal? nu-?i

pot manifesta pe deplin poten?ele la plantele cultivate pe un sol s?rac sau

la animalele prost alimentate. Remarcabile capacit??i intelectuale,

determinate de gene, pot r?mвne f?r? manifestare-la copiii care nu au

c?p?tat instruirea necesar?. Dezvoltarea оn cadrul fiec?rei etape este

controlat? prin interac?iunea genelor ?i a factorilor din mediul extern.

Ce sunt, totu?i, genele?

Оn istoria cercet?rii structurii Genei momentul principal l-a constituit

dezv?luirea naturii alelismului. T. Morgan, autorul teoriei cromozomiale a

eredit??ii, considera c? genele reprezint? structuri elementare, f?r?

diviziuni ulterioare, care ocup? un loc strict determinat оn cromozom ?i

care оn timpul muta?iilor (modific?rilor ereditare) se schimb? integral.

Baz? pentru o asemenea concluzie au servit experien?ele оn domeniul

alelizmului. Alele se numesc diferitele st?ri (muta?ii) ale uneia ?i

acelea?i gene.

Оn anii 1928-1930 renumitul geneticiian N. P. Dubinin a descoperit la

drozofil? un ?ir de muta?ii de tipul «scut», care priveau dezvoltarea

peri?orilor. Desenul amplas?rii pe corpul acestei musculi?e a perilor mari

are un caracter cвt se poate de precis. Оn schimb diferitele muta?ii «scut»

conduceau la faptul c? оn diferite p?r?i ale corpului drozofilei peri?orii

nu se dezvoltau. Aceste noi fenomene nu puteau fi nici оntr-un fel

explicate, reie?ind din concep?ia indivizibilit??ii genelor. N. P. Dubinin

a fost primul care a emis ideea c? genele muteaz? pe p?r?i ?i nu integral.

Оn acest context urma s? se accepte ipoteza c? genele se divid, adic? sunt

compuse din forma?ii ?i mai mici. Prin lucr?rile lui N. P. Dubinin, I. I.

Agol, A. O. Gaisinovici, A. S. Serebrovschii, S. G. Levit, N. I. ?apiro ?i

ale altor savan?i a fost creat? teoria centric? a genei conform c?reia оn

gene exist? numeroase centre, dispuse оn ordine liniar? ?i capabile s? se

modifice (s? muteze) unul independent de altul.

3.2 Muta?iile ca surs? de alele noi

Muta?ia reprezint? o modificare structural? ?i func?ional? a genelor,

care se transmite prin ereditate ?i din care rezult? gene alele. Оn urma

unui ?ir de muta?ii ale unei gene care ocup? un loc constant (locus) оn

cromozom, se formeaz? o serie de gene alele. Alela normal? sau alela «de

tip s?lbatic», cum i se mai spune, se consider? dominant?, iar alela care

apare оn urma modific?rii acestea se nume?te alel? mutanta sau recesiv?. La

musculi?a o?etului culoarea ochilor este determinat? de o serie dintr-un

num?r do 12 alele, care ?i condi?ioneaz? apari?ia tuturor varia?iilor

coloristice de la ro?u-aprins pвn? la alb. La iepuri s-a descoperit o serie

din patru alele care condi?ioneaz? culoarea neagr?, cenu?ie, himalaian? ?i

alb? a bl?nii. Culoarea neagr? reprezint? culoarea dominant?, iar cea alb?,

оn raport cu celelalte culori, este recesiv?. La rвndul ei, culoarea

cenu?ie este recesiv? оn raport cu cea neagr? ?i dominant? оn raport cu

alte culori. Culoarea himalaian? este dominant? оn raport cu cea alb? ?i

recesiv? оn raport cu celelalte.

Cuno?tin?ele teoretice despre modul оn care sunt mo?tenite caracterele

date sunt folosite pe larg оn practic? оn vederea ob?inerii culorii dorite

a bl?nii la iepuri. De exemplu, prin оncruci?area a doi iepuri de culoare

neagr? оn genera?iile care rezult? se pot ob?ine nu numai iepuri negri, ci

?i suri, himalaeni ?i chiar albi. Оn toate cazurile rezultatele

оncruci??rii depind de genotipul perechilor parentale. Dac? sunt

оncruci?a?i doi iepuri negri heterozigo?i dup? culoarea neagr? ?i cenu?ie,

оn descenden?? se vor ob?ine 75 % de iepuri de culoare neagr? ?i 25% de

culoare cenu?ie. Dac?, оns?, p?rin?ii sunt heterozigo?i dup? culoarea

himalaian? ?i alb?, 75% de descenden?i vor fi himalaeni, iar 25%-albi. La

iepurii himalaeni colora?ia bl?nii este alb?, iar pe vвrful urechilor, pe

coad?, bot ?i pe labe - neagr?.

Dat fiind faptul c? ?i cromozomii, ?i genele sunt destul de statornice ?i

оn virtutea acestei оmprejur?ri, muta?iile se produc relativ rar apari?ia

de noi gene are loc la fel de rar. Dac? ar fi altfel, оn natur? ar domina,

оn schimbul legilor dup? care se desf??oar? transmiterea de caractere, un

haos general.

S? prezent?m cвteva exemple de muta?ie. Оn anul 1791 оn statul Masacusets

(SUA) оntr-o turm? de oi a ap?rut un miel-mutant cu picioare foarte scurte.

Cresc?torii de oi l-au remarcat ?i au g?sit c? este ra?ional ca prin

selec?ie acest caracter (picioarele scurte) s? fie fixat оn ereditate.

Explica?ia? Nu mai era nevoie de a se construi ocoale оnalte. A?a a ap?rut

vestita ras? ancon? de oi cu picioare scurte.

Dup? cum se ?tie, vaci f?r? coarne se оntвlnesc rar. Muta?ia оn urma

c?reia au ap?rut aceste soiuri de vaci s-a produs оn 1889 оn statul Canzas

(SUA). Tot pe calea selec?iei ea a fost fixat? ?i astfel s-a pus оnceputul

vitelor de rasa Herford f?r? coarne. Vacile f?r? coarne, de?i din

neobi?nuin?? ele ne par nu tocmai ar?toase, оn schimb au mai pu?ine ?anse

de a se r?ni оn timpul «disputelor».

Este general cunoscut? compara?ia cu o cioar? alb?. Dar a v?zut oare

cineva dintre dumneavoastr? o cioar? alb?? Оn muzeul Darwin din Moscova

sunt expuse sub forma оmp?iat? p?s?ri ?i animale de culoare alb?, a?a-

numi?ii albino?i: exemplare de cioar?, st?ncu??, vulturi, samur ?. a. De

curвnd оn Primorie ni?te vвn?tori au capturat un lup alb. Оn gr?dina

zoologic? din Deli exist? un tigru alb, iar la Tochio se afl? o giraf? de

culoare alb? - singurul exemplar din lume. Оn octombrie 1967 оn junglele

Rio-Muni (Guineea Ecuatorial?) a fost descoperit? o goril? complet alb?,

fapt care a produs o adev?rat? senza?ie printre zoologi. Ei i s-a dat

numele de «Fulgu?orul» ?i a fost dus? оntr-una din gr?dinile zoologice ale

acestei ??ri.

Se оntвlnesc de asemenea mutan?i de alt tip, cвnd func?iile genelor nu

sunt reprimate, ci, din contra, se intensific?. Оn urma anumitor modific?ri

se poate forma o gen? care s? condi?ioneze formarea unui pigment ne

оntвlnit la indivizii de specia dat?. Exist?, de exemplu, lupi negri,

ro?ii. Оn sovhozul «Cabadian» din Republica Tadjic? s-a n?scut un miel cu

blan? albastr?.

3.3 Muta?iile ?i mediul

Muta?iile pot fi utile, neutre sau d?un?toare pentru organismul dat.

Muta?iile utile (adaptive) stau la baza dezvolt?rii evolutive a

organismelor prin intermediul selec?iei naturale. Astfel, gвtul lung al

girafei, ap?rut ca urmare a unei muta?ii, prezenta avantaje оn lupta pentru

existen?? fa?? de gвtul scurt. Microbii mutan?i, care sunt mai rezisten?i

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38