Содержание:
Сцепленное наследование: аутосомная, полное, частичное;
Фенокопии и генокопии
Термин «фенокопия»
Пример 1. У насекомых темная окраска тела может быть обусловлена генетически. Однако при низких температурах появляются меланистические формы и у насекомых с генотипом, который при в стандартных условиях дает обычную окраску. Тогда морфоз «темное тело» является фенокопией мутации «темное тело».
Пример 2. Яровой тип развития у злаков обусловлен определенным генотипом. Яровизация озимых злаков обусловлена воздействием внешних факторов. Тогда развитие озимых злаков по яровому типу является фенокопией наследственно яровых форм.
Термин «генокопия» используется, если рассматривается два и более мутантных генотипа. Например, у дрозофилы ярко-красную окраску глаз обеспечивают мутации в разных генах: v, cn, st, cd. Тогда дрозофилы с разными генотипами, но ярко-красными глазами будут генокопиями друг друга.
Механизмы возникновения генокопий различны. Например, цепочка превращений исходного вещества в конечный продукт X→Y→Z может быть прервана в результате мутаций в гене A, контролирующем переход X→Y, или в гене B, контролирующем переход Y→Z.
Генокопии — сходное фенотипическое проявление разных генов.
Фенокопии — это не наследственные изменения фенотипа организма, под действием внешней среды и копирующие проявление наследственного изменения.
Аутосомное наследование (autosomal inheritance) [греч. autos — сам и soma — тело] — независимое от пола (не сцепленное с полом) наследование какого-либо признака.
Наследование, сцепленное с полом — наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. Наследование признаков, проявляющихся только у особей одного пола, но не определяемых генами, находящимися в половых хромосомах,- называется наследованием, ограниченным полом.
Наследованием, сцепленным с X-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда мужской пол гетерогаметен и характеризуется наличием Y-хромосомы (XY), а особи женского пола гомогаметны и имеют две X-хромосомы (XX). Таким типом наследования обладают все млекопитающие (в том числе человек), большинство насекомых и пресмыкающихся.
Наследованием, сцепленным с Z-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда женский пол гетерогаметен и характеризуется наличием W-хромосомы (ZW), а особи мужского пола гомогаметны и имеют две Z-хромосомы (ZZ). Таким типом наследования обладают все представители класса птиц.
Если аллель сцепленного с полом гена, находящегося в X-хромосоме или Z-хромосоме, является рецессивным, то признак, определяемый этим геном, проявляется у всех особей гетерогаметного пола, которые получили этот аллель вместе с половой хромосомой, и у гомозиготных по этому аллелю особей гомогаметного пола. Это объясняется тем, что вторая половая хромосома (Y или W) у гетерогаметного пола не несет аллелей большинства или всех генов, находящихся в парной хромосоме.
Таким признаком гораздо чаще будут обладать особи гетерогаметного пола. Поэтому заболеваниями, которые вызываются рецессивными аллелями сцепленных с полом генов, гораздо чаще болеют мужчины, а женщины часто являются носителями таких аллелей.
Сцепленное наследование — наследование признаков, гены которых локализованы в одной хромосоме. Сила сцепления между генами зависит от расстояния между ними: чем дальше гены располагаются друг от друга, тем выше частота кроссинговера и наоборот.
Полное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются так близко друг к другу, что кроссинговер между ними становится невозможным.
Неполное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются на некотором расстоянии друг от друга, что делает возможным кроссинговер между ними.
частично сцепленное с полом наследование: аллели изучаемого гена находятся в гомологичных друг другу участках Х-хромосомы и Y-хромосомы;
«Полное и неполное сцепление генов. Генетические карты хромосом».
Поурочное планирование 10 класс
Тема: «Полное и неполное сцепление генов. Генетические карты хромосом».
Цель урока: ознакомить учащихся с процессом полного и неполного сцепления генов; и сформировать представление о генетических картах хромосом.
Учебно – воспитательные задачи:
Раскрыть сущность явления сцепленного наследования генов.
Сформировать знания об основных положениях закона Т. Моргана.
Познакомить с принципом составления генетических карт
Развивать логическое мышления учащихся.
Оборудование, наглядные пособия : таблицы по общей биологии, иллюстрирующие сцепленное наследование генов и признаков, презентация к уроку, задачи на закрепление нового материала.
Тип урока: Урок изучения нового материала.
Методы: объяснительно — иллюстративный.
I Организационный момент
Проверка личного состава учащихся и визуальной готовности класса к уроку.
II Проверка знаний учащихся
1. Назовите три закона Г. Менделя?
2. Каких правил придерживался Г. Мендель при проведении своих опытов?
3. Сформулируйте закон чистоты гамет. Кому принадлежит открытие этого закона?
4. Всегда ли признаки можно чётко разделить на доминантные и рецессивные?
5. Какое название получило это явление?
6. Всегда ли по фенотипу можно определить, какие гены содержит данная особь? Приведите пример.
7. Можно ли установить генотип особей, которые не различаются по фенотипу? Какой метод используют для этого?
8. Какими особенностями характеризуется дигибридное скрещивание?
Молодцы! С этим этапом работы Вы справились
III Изучение нового материала:
Сцепленное наследование генов
Г.Мендель проследил наследование семи пар признаков у гороха. Многие исследователи, повторяя опыты Менделя, подтвердили открытые им законы. Было признано, что эти законы носят всеобщий характер. Однако в 1906 г. английские генетики В.Бэтсон и Р.Пеннет, проводя скрещивание растений душистого горошка и анализируя наследование формы пыльцы и окраски цветков, обнаружили, что эти признаки не дают независимого распределения в потомстве. Потомки всегда повторяли признаки родительских форм. Постепенно факты исключений из третьего закона Менделя накапливались. Стало ясно, что не для всех генов характерно независимое распределение в потомстве и свободное комбинирование.
Любой организм обладает многообразием морфологических, физиологических, биохимических и прочих признаков и свойств, причем каждый признак или свойство контролируется одним или несколькими генами, локализованными в хромосомах.
Однако если число генов организма огромно и может исчисляться десятками тысяч, то число хромосом сравнительно невелико и, как правило, измеряется несколькими десятками. Поэтому в каждой паре хромосом локализованы сотни и тысячи аллельных генов, образующих группы сцепления.
Установлено полное соответствие между числом групп сцепления и числом пар хромосом. Например, у кукурузы набор хромосом 2n = 20 и 10 групп сцепления, а у дрозофилы 2n = 8 и 4 группы сцепления, то есть число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом.
Закон Томаса Моргана
Гены, локализованные в одной хромосоме, передаются совместно, и способ их наследования отличается от наследования генов, локализованных в разных парах гомологичных хромосом.
Так, например, при независимом распределении хромосом дигибрид АаВb образует четыре типа гамет ( АВ , аВ , Аb , аb ), а при условии полного сцепления такой же дигибрид даст только два типа гамет ( АВ и аb ), так как эти гены расположены в одной хромосоме.
Разработка проблемы сцепленного наследования генов принадлежит школе Т.Моргана (1866–1945). Если Мендель проводил свои опыты на горохе, то для Моргана основным объектом стала плодовая мушка дрозофила. Мушка каждые две недели при температуре 25 °С дает многочисленное потомство. Самец и самка хорошо различимы – у самца брюшко меньше и темнее. Кроме того, они имеют различия по многочисленным признакам и могут размножаться в пробирках на дешевой питательной среде.
Изучая закономерности наследования генов, локализанных в одной и той же хромосоме , Морган пришел к выводу, что они наследуются сцепленно . Это и есть закон Т.Моргана.
Кроссинговер — процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе I мейоза. Помимо мейотического, описан также митотический кроссинговер. Хромосома разделяется на эти участки в определённых точках, одних и тех же для одного вида, что может быть определением вида на генетическом уровне, месторасположение этих точек задаётся единственным геном.
Поскольку кроссинговер вносит возмущения в картину сцепленного наследования, его удалось использовать для картирования «групп сцепления» (хромосом). Возможность картирования была основана на предположении о том, что, чем чаще наблюдается кроссинговер между двумя генами , тем дальше друг от друга расположены эти гены в группе сцепления и тем чаще будут наблюдаться отклонения от сцепленного наследования.
Полное и неполное сцепление
Для определения типа наследования двух пар генов (сцепленное или независимое) необходимо провести анализирующее скрещивание и по его результатам сделать вывод о характере наследования генов. Рассмотрим три возможных варианта результатов анализирующего скрещивания.
1) Независимое наследование .
Если в результате анализирующего скрещивания среди гибридов образуется четыре класса фенотипов, значит, гены наследуются независимо.
2) Полное сцепление генов .
При полном сцеплении генов А и В по результатам анализирующего скрещивания обнаруживают-
ся два фенотипических класса гибридов, полностью копирующих родителей.
3) Неполное сцепление генов .
В случае неполного сцепления генов А и В при анализирующем скрещивании появляются четыре фенотипа, два из которых имеют новое сочетание генов: Аb ‖ аb ; аВ ‖ аb . Появление подобных форм свидетельствует о том, что дигибрид с гаметами АВ │ и аb │ образует кроссоверные гаметы Аb │ и аВ │. Появление таких гамет возможно только в результате обмена участками гомологичных хромосом, то есть в процессе кроссинговера. Количество кроссоверных гамет значительно меньшее, чем некроссоверных.
Частота перекреста пропорциональна расстоянию между генами. Чем ближе расположены гены в хромосоме, тем теснее сцепление между ними и тем реже они разделяются при перекресте. И наоборот, чем дальше гены отстоят друг от друга, тем слабее сцепление между ними и чаще перекрест. Следовательно, о расстоянии между генами в хромосомах можно судить по частоте перекреста.
Под генетическим картированием обычно понимают определение положения какого-либо гена по отношению к другим генам.
Рассмотрим порядок составления генетических карт.
1. Установление группы сцепления (то есть определение хромосомы, в которой локализован данный ген). Для этого необходимо иметь хотя бы по одному гену-маркеру в каждой группе сцепления.
2. Нахождение места локализации исследуемого гена в хромосоме. Для этого проводится скрещивание мутантной формы с нормальной и учитывается результат кроссинговера.
3. Определение расстояния между сцепленными генами, что позволяет составлять генетические карты хромосом, на которых указаны порядок расположения генов в хромосомах и относительные расстояния их друг от друга. Чем частота кроссинговера выше, тем на большем расстоянии друг от друга располагаются гены. Если установлено, что между сцепленными генами А и В частота кроссинговера 10%, а между генами В и С – 20%, то очевидно, что расстояние ВС в 2 раза больше, чем АВ . Расстояние между генами выражается в единицах, соответствующих 1% кроссинговера. Эти единицы называют морганидами.
Таким образом, на основе данных о частоте кроссинговера составляются генетические карты.
IV Закрепление знаний
Решение генетической задачи
Самку дрозофилы, гетерозиготную по рецессивным генам темной окраски тела и миниатюрных крыльев, скрестили с самцом, имевшим темное тело и миниатюрные крылья. От этого скрещивания было получено:
– 244 мухи с темным телом и миниатюрными крыльями;
– 20 мух с серой окраской тела и миниатюрными крыльями;
– 15 мух с темной окраской тела и нормальными крыльями;
– 216 мух с серой окраской тела и нормальными крыльями.
Исходя из приведенных данных определите, являются две эти пары генов сцепленными или нет. Как гены сцеплены?
А – серое тело
а – темное тело
В – нормальные крылья
b – миниатюрные крылья
Характер наследования генов А и В – ?
Результаты расщепления среди гибридов (два фенотипических класса являются господствующими и повторяют фенотипически и генотипически родительские формы, а два других класса фенотипов представлены небольшим количеством особей) свидетельствуют о неполном сцепление генов А и В.
Ответ : гены А и В наследуются сцеплено; сцепление носит неполный характер.
VI Домашнее задание
§41, стр.161-164. Ответить на вопросы стр.165.
Задача №1. Дигетерозиготное растение гороха с гладкими семенами и усиками скрестили с растением с морщинистыми семенами без усиков. Известно, что оба доминантных гена (гладкие семена и наличие усиков) локализованы в одной хромосоме, кроссинговера не происходит. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, фенотипы и генотипы потомства, соотношение особей с разными генотипами и фенотипами. Какой закон при этом проявляется?
А — гладкие семена, а — морщинистые семена
B — наличие усиков, b — без усиков
СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ И КРОССИНГОВЕР
[На примере наследования признака окраски тела (b – рец., черное тело/ b + — дом., серое тело) и типа крыльев (vg – рец., редуцир.клетки/ vg + − норм.крылья.). 1.Полное сцепление (Дигетерозиготный самец и гомозиготная по рецессивам самка): P ♂ b vg + /b+ vg × ♀ b vg/b vg =>
=> F1 50% b + vg/b vg и 50% b vg + /b vg => самцы образуют только два типа гамет (b vg + и b + vg). 2.Неполное сцепление (Дигетерозиготная самка и гомозиготный по рецессивам самец). Р ♀ b vg + /b+ vg × ♂ b vg/b vg => 83% — b vg + /b vg и b + vg (есть сцепление генов) и 17% b vg/b vg и b + vg + /b vg (рекомбинантные формы, сцепления нет) =>полное сцепление имеется только у самцов. 3.Кроссинговер. Морган объяснил неполное сцепление обменом участками между генами b и vg. (см.также вопрос 15).
14. Интерфеенция – подавление кроссинговера на участках, непосредственно прилегающих к точке произошедшего обмена. Коэффициент коинциденции С=налюдаемая частота двойных кроссинговеров/теоретич ожидаемая. С положительная интерференция, C>1=> отрицательная.
В дальнейшем Т. X. Морган и его сотрудники в экспериментах с D. melanogaster обнаружили большое число примеров сцепления генов и показали, что это сцепление, как правило, неполное. Рассмотрим один из первых экспериментов Т. X. Моргана по изучению сцепленного наследования. У дрозофилы известны мутантные формы, отличающиеся от мух дикого типа черной окраской тела. Это признак рецессивный по отношению к признаку нормальной cерой окраски. Ген, контролирующий черную окраску тела, называется black и обозначается b. Его доминантная аллель — b + . Существует также рецессивный ген vestigial (vg), который в гомозиготном состоянии приводит к недоразвитию крыльев (зачаточные крылья). Его доминантная аллель (vg + ) контролирует нормальное развитие крыльев.
При скрещивании мух bb vg vg X b + b + vg + vg + в F1 были получены особи, дигетерозиготные по этим генам. Все они были нормальными по обоим признакам в соответствии с правилом доминирования и законом единообразия F1. Далее были проведены два типа анализирующих скрещиваний. В первом из них брали самцов F1 и скрещивали с гомозиготными самками bbvg vg, а во втором — девственных самок, отобранных в F1, скрещивали с самцами bbvgvg. Результаты этих анализирующих скрещиваний оказались неодинаковыми (рис. 5.10, А). В Fа (потомство от анализирующего скрещивания) в первом случае были получены мухи только двух типов независимо от пола: 50 % мух имели черное тело и зачаточные крылья и 50 % были нормальными по обоим признакам. Учитывая, что расщепление в анализирующем скрещивании отражает соотношение типов гамет, продуцируемых особями fi, следует заключить, что самцы F1, использованные при первом скрещивании, формировали гаметы только двух типов — с родительскими сочетаниями аллелей bvg и b + vg + . Следовательнл в 100% случаев были гаметы только с родительскими сочетаниями исследов. генов.При втором скрещивании в Fa появились все возможные четыре типа потомков, а следовательно, самки fi давали четыре типа гамет: b vg, b + vg, b vg + и b + vg + . Однако, как явствовало из расщепления в Fa от этого скрещивания, четыре типа гамет образовались не равновероятно. Независимо от пола мухи распределились следующим образом: 41,5 % черных с зачаточными крыльями; 41,5 % нормальных по окраске и с нормальными крыльями; 8,5 % черных с нормальными крыльями; 8,5 % нормальных по окраске с зачаточными крыльями. Таким образом, родительские сочетания b vg и b + vg + образовались в 83 % случаев, а новые комбинации — рекомбинантные сочетания bvg + и b + vg (рис. 5.10, А) — в 17 % случаев.
В другом эксперименте в качестве родителей были использованы мухи, обладающие теми же признаками, но в другом сочетании: мух с черным телом и нормальными крыльями скрещивали с мухами с нормальной окраской тела и с зачаточными крыльями. Затем вновь провели два типа анализирующих скрещиваний. В первом использовали самцов fi, во втором — самок F1. В обоих случаях их скрещивали с двойным гомозиготным рецессивом bbvg vg. И вновь были получены такие же результаты в отношении родительских и рекомбинантных сочетаний признаков в Fа. Если из F1 брали самцов, то наблюдали только
родительские комбинации признаков, а если из fi брали самок, то появлялись родительские (83%) и рекомбинантные (17%) сочетания признаков в тех же соотношениях, что и в первом эксперименте, результаты которого представлены на рис. 5.10, А.
В обоих экспериментах наблюдается полное сцепление генов b и vg, если для анализирующего скрещивания берутся самцы fi. Если же для анализирующего скрещивания использовали самок fi, то сцепление было частичным.
Т. X. Морган дал следующее объяснение этим результатам. В первом эксперименте гены b и vg находятся в одной хромосоме, т. е. дигетерозиготные особи fi несут в одном гомологе аллели b и vg, а в другом гомологе — b + и vg + (рис. 5.10, А); во втором эксперименте b и vg + в одном, а b + и vg(рис. 5.10, Б).
У самцов дрозофилы кроссинговер вообще не происходит, поэтому гены, локализованные в одной хромосоме (или, говоря более строго, в одной паре хромосом), обнаруживают абсолютное сцепление, если при скрещивании используют дигетерозиготных самцов. В мейозе у дигетерозиготных самок дрозофилы fi возможен обмен гомологичными участками гомологичных хромосом между локусами, в которых находятся гены b и vg. Такие обмены, или кроссинговер (от англ, crossingover — перекрест), приводят к новому рекомбинантному сочетанию аллелей генов b и vg в гомологичных хромосомах, которые затем расходятся к разным полюсам. Эти обмены происходят с вероятностью 17 % ив итоге дают два класса реципрокных рекомбинантных сочетаний, или ре-комбинантов с равной вероятностью — по 8,5 % (рис. 5.11).
Сходным образом объясняется и результат, полученный ранее У. Бэтсоном и Р. Пеннетом: гены, контролирующие окраску цветков (р) и форму пыльцевого зерна (/) у душистого горошка, локализованы в одной паре гомологичных хромосом, и между ними возможен кроссинговер. Сотрудник Т. X. Моргана А. Стертевант предположил, что частота кроссинговера на участке между генами, локализованными в одной хромосоме, может служить мерой расстояния, на котором они находятся друг от друга. Тогда можно использовать частоту кроссинговера для того, чтобы определять взаимное расположение генов и расстояние между ними.
В качестве подтверждения справедливости этого положения можно в общем виде рассмотреть результаты тригибрибридного скоещивания ,в кот. Род. Формы дрозофилы различаются по генам b и vg, pr(сцеплен. c b и vg).
Рецессивная аллель pr (purple — пурпурный) в гомозиготном состоянии обусловливает ярко-красную окраску глаз, нормальная доминантная аллель рr + — темно-красный цвет глаз.
При анализирующем скрещивании потомки расщепляются на 8 классов ,2 класса нерекомбинантных (/ и //) и 6 классов потомков, рекомбинантных по всем генам (Ш — VIII).
Далее необходимо определить частоту кроссинговера между всеми тремя генами попарно. Для этого суммируют всех мух, рекомбинантных по генам b и рr. классы III, IV, VII, VIII). Полученное число делят на общее число исследованных потомков в Fa. Аналогично определяют частоту рекомбинации (кроссинговера) между рr и vg (при этом суммируют классы V, VI, VII, VIII) и частоту рекомбинации между b и vg (суммируют классы III, IV, V, VI).
Экспериментально установленные частоты рекомбинации между тремя генами попарно можно представить следующим образом: b — рr — 6 %; рr — vg — 12 %; b — vg — 17 %.На основе этих данных, пользуясь — правилом аддитивности, можно расположить три гена в линейной последовательности. Наиболее удалены друг от друга гены b и vg, а между ними локализован ген рr. Сумма час тот его рекомбинации с генами b и vg приблизительно равна частоте рекомбинации между b и vg. Такимобразом, строится простейшая карта группы сцепления. Под группой сцепления понимают группу генов, расположенных в одной хромосоме.
даже гены, расположенные в одной хромосоме, не всегда обнаруживают сцепление. Генетическое расстояние, на котором кроссинговер происходит с вероятностью 1 %, представляет собой сантиморган (сМ) — единицу измерения, названную в честь Т. X. Моргана
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) . 
Презентация по биологии на тему «Сцепленное наследование» ( 10 класс)
Описание презентации по отдельным слайдам:
Презентация к уроку биологии в 10 классе. Тема: «Сцепленное наследование. Закон Моргана». Учитель биологии МКОУ СОШ с. Карджин Величко Л.М.
Тема урока: «Сцепленное наследование. Закон Моргана» Эпиграф: «О, сколько нам открытий чудных готовит просвещенья дух…»
Цель урока: изучение явления сцепленного наследования Задачи урока: формирование знаний о локализации генов в хромосомах. раскрытие сущности явления сцепленного наследования – закона Т. Моргана. понимание причины нарушения сцепления генов.
Задача 1: При скрещивании самки мухи дрозофилы с серым телом и длинным крылом с самцом с темным телом и коротким крылом в первом поколении все потомство оказалось серотелым и длиннокрылым. О чем говорит полученный результат и какой закон имеет место?
Задача2: Какого расщепления следует ожидать при скрещивании самки дрозофилы, являющейся гибридом первого поколения с резессивным по обоим признакам самцом?
Проблема: На самом деле учеными был получен совсем другой результат. Расщепление: 41,5 : 8,5 : 8,5 : 41,5 Почему не наблюдалось равного 25% расщепления?
Томас Хант Морган Американский биолог, один из основоположников генетики. Родился 25 сентября 1866г. в Лексингстоне. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1933 года «за открытия, связанные с ролью хромосом в наследственности». Томас Морган и его ученики обосновали хромосомную теорию наследственности
Объект исследования Муха дрозофила ♀ ♂
Генетические достоинства дрозофилы: Контрастные признаки Плодовита Неприхотлива 4 пары хромосом
Эксперимент Т. Моргана плодовая мушка дрозофила диплоидный набор = 8 хромосом А – серое тело а – тёмное тело В – нормальные крылья в – рудиментарные крылья Р Х G F 1 АаВа аавв АВ ав ав АаВв аавв Вывод: Гены признаков А и В находятся в одной хромосоме ♂ ♀
«Гены, находящиеся в одной хромосоме, при мейозе попадают в одну гамету, т.е. наследуется сцеплено» Закон Т. Моргана Сцепленные гены – это гены, расположенные в одной хромосоме и наследующиеся совместно. Локус – это участок хромосомы, в котором расположен данный ген.
Р Х F 1 G АаВа аавв АВ Ав аВ ав ав АаВв Аавв ааВв аавв 41,5% 8,5% 8,5% 41,5% Нарушение сцепленного наследования ♂ ♀
Кроссинговер – обмен участками меж-ду гомологичными хро-мосомами в момент их временного сближения, т.е. конъюгации А а А а А а АВ ав Ав аВ кроссинговер в В в В в В Гаметы:
Хромосомная теория наследственности 1. Признаки организма формируются под влиянием генов. Ген – единица наследственной информации. 2. Гены расположены в хромосомах линейно. Каждый ген занимает определенный локус. Гены, занимающие одинаковые локусы в гомологичных хромосомах называются аллельными.
Хромосомная теория наследственности 3. Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются сцепленно (закон Моргана). Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом 4. Новые комбинации генов образуются в результате кроссинговера
Хромосомная теория наследственности 5. Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами: чем дальше расположены гены, тем чаще между ними происходит кроссинговер Единица измерения расстояния между генами – МОРГАНИДА (М) 1 М = 1% сross
Проверка знаний: Задача:для 1-й группы при скрещивании душистого горошка с яркой окраской цветов и усами с растением с бледной окраской цветков и без усов (гены сцеплены) в F1 все растения были с яркими цветками и усами. При скрещивании между собой гибридов F1 были получены растения: с яркими цветками и усами, бледными цветками и без усов. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, потомства F1 и F2. Какие законы наследственности проявляются в данных скрещиваниях? Объясните появление двух фенотипических групп особей в F2.
Проверка знаний: Задача для 2-й группы У кур признак раннего оперения (а) доминирует над признаком позднего оперения (а), а рябое оперение (В) – над черным (b). Гены В и А сцеплены и показывают 20% кроссинговера. Скрещивается гомозиготная рано оперившаяся черная курица с дигетерозиготным петухом. Какое потомство получится при скрещивании?
Домашнее задание: Выучить §9.3 стр. уметь отвечать на вопросы после параграфа. Решить задачи 1.2.5
Номер материала: ДБ-294486
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону N273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» педагогическая деятельность требует от педагога наличия системы специальных знаний в области обучения и воспитания детей с ОВЗ. Поэтому для всех педагогов является актуальным повышение квалификации по этому направлению!
Дистанционный курс «Обучающиеся с ОВЗ: Особенности организации учебной деятельности в соответствии с ФГОС» от проекта «Инфоурок» даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (72 часа).
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения авторов.
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако редакция сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Одновременное наследование нескольких признаков. Независимое и сцепленное наследование
Ранее были рассмотрены характерные черты фенотипического проявления и наследования отдельных признаков. Однако фенотип организма представляет собой совокупность многих свойств, за формирование которых отвечают разные гены. Так как общее число генов в генотипе значительно больше числа хромосом, каждая хромосома заключает в себе комплекс генов. В связи с этим неаллельные гены могут располагаться либо в разных хромосомах, либо входить в состав одной из них, занимая разные локусы АВС, КМР. Этим определяется характер наследования группы признаков, которое может быть независимым или сцепленным.
Независимое наследование признаков. Такой характер наследования признаков впервые был описан Г. Менделем в опытах на горохе, когда одновременно анализировалось наследование в ряду поколений нескольких признаков, например цвета и формы горошин (рис. 6.11). Каждый из них в отдельности подчинялся закону расщепления в F2. В то же время разные варианты этих признаков свободно комбинировались у потомков, встречаясь как в сочетаниях, наблюдаемых у их родителей (желтый цвет и гладкая форма или зеленый цвет и морщинистая форма), так и в новых сочетаниях (желтый цвет и морщинистая форма или зеленый цвет и гладкая форма). На основании анализа полученных результатов Г. Мендель сформулировалзакон независимого наследования признаков, в соответствии с которым: «Разные пары признаков, определяемые неаллельными генами, передаются потомкам независимо друг от друга и комбинируются у них во всех возможных сочетаниях».
Очевидно, этому закону должны подчиняться в первую очередь неаллельные гены, располагающиеся в разных (негомологичных) хромосомах. В таком случае независимый характер наследования признаков объясняется закономерностями поведения негомологичных хромосом в мейозе. Названные хромосомы образуют со своими гомологами разные пары, или биваленты, которые в метафазе I мейоза случайно выстраиваются в плоскости экватора веретена деления. Затем в анафазе I мейоза гомологи каждой пары расходятся к разным полюсам веретена независимо от других пар. В результате у каждого из полюсов возникают случайные сочетания отцовских и материнских хромосом в гаплоидном наборе (см. рис. 3.75). Следовательно, различные гаметы содержат разные комбинации отцовских и материнских аллелей неал-лельных генов.
Разнообразие типов гамет, образуемых организмом, определяется степенью его гетерозиготности и выражается формулой 2 n , где n — число локусов в гетерозиготном состоянии. В связи с этим дигетерозиготные гибриды F1 образуют четыре типа гамет с одинаковой вероятностью. Реализация всех возможных встреч этих гамет при оплодотворении приводит к появлению в F2 четырех фенотипических групп потомков в соотношении 9:3:3:1. Анализ потомков F2 по каждой паре альтернативных признаков в отдельности выявляет расщепление в соотношении 3:1.
Рис. 6.11. Независимое наследование признаков (цвета и формы горошин)
Открытие независимого характера наследования разных признаков у гороха дало возможность Г. Менделю высказать предположение о дискретности наследственного материала, в котором за каждый признак отвечает своя пара наследственных задатков, сохраняющих в ряду поколений свою структуру и не смешивающихся друг с другом. Современные представления о надмолекулярной организации наследственного материала в хромосомах и закономерностях их передачи в ряду поколений клеток и организмов объясняют независимый характер наследования признаков расположением соответствующих генов в негомологичных хромосомах.
Рис. 6.12. Анализирующее (моногибридное) скрещивание
Объяснение см. в тексте
Анализирующее скрещивание. В опытах Г. Менделя наследственная конституция гибридов F1 устанавливалась на основе анализа результатов их самоопыления, получаемых в F2. В настоящее время с целью выяснения генотипа организмов с доминантным фенотипом (гомо- или гетерозигота) широко применяют также анализирующее скрещивание. Оно заключается в скрещивании организма, генотип которого необходимо определить, с организмом, несущим рецессивный признак, а следовательно, гомозиготным по рецессивному аллелю (рис. 6.12).
Так как гомозиготные организмы образуют один тип гамет: аа — (a), aabb — (ab), aabbcc — (abc) и т.д., — при анализирующем скрещивании количество фенотипов потомков зависит от числа типов гамет, образуемых организмом с доминантным фенотипом. Если последний гомозиготен по анализируемым генам, то он также образует только один тип гамет и потомство от анализирующего скрещивания единообразно и имеет доминантный фенотип (рис. 6.12, I).
Если анализируемый организм гетерозиготен по одному гену, он образует два типа гамет и при анализирующем скрещивании появляются потомки двух разных фенотипов с доминантным или рецессивным признаком (рис. 6.12, II).
Дигетерозиготный организм при анализирующем скрещивании дает четыре вида потомков (рис. 6.13).
В том случае, когда неаллельные гены А и В наследуются независимо, располагаясь в разных хромосомах, Дигетерозиготный организм образует четыре типа гамет с равной вероятностью. Поэтому в результате анализирующего скрещивания четыре фенотипически различающиеся вида потомков появляются в соотношении 1:1:1:1 и несут различные сочетания вариантов двух признаков.
Рис. 6.13. Анализирующее (дигибридное) скрещивание Объяснение см. в тексте
Сцепленное наследование признаков. Анализ наследования одновременно нескольких признаков у дрозофилы, проведенный Т. Морганом, показал, что результаты анализирующего скрещивания гибридов Fi иногда отличаются от ожидаемых в случае их независимого наследования. У потомков такого скрещивания вместо свободного комбинирования признаков разных пар наблюдали тенденцию к наследованию преимущественно родительских сочетаний признаков. Такое наследование признаков было названо сцепленным. Сцепленное наследование объясняется расположением соответствующих генов в одной и той же хромосоме. В составе последней они передаются из поколения в поколение клеток и организмов, сохраняя сочетание аллелей родителей.
Зависимость сцепленного наследования признаков от локализации генов в одной хромосоме дает основание рассматривать хромосомы как отдельные группы сцепления.
На рис. 6.14 представлены результаты анализа наследования признаков окраски тела и формы крыльев у дрозофилы, а также их цитологическое обоснование. Обращает внимание, что при анализирующем скрещивании самцов из F1 появлялось всего два вида потомков, сходных с родителями по сочетанию вариантов анализируемых признаков (серая окраска тела и нормальные крылья или черная окраска тела и короткие крылья) в соотношении 1:1. Это указывает на образование самцами F1 всего двух типов гамет с одинаковой вероятностью, в которые попадают исходные родительские сочетания аллелей генов, контролирующих названные признаки (BV или bv).
При анализирующем скрещивании самок F1 появлялось четыре вида потомков со всеми возможными сочетаниями признаков. При этом потомки с родительскими сочетаниями признаков встречались в 83%. У 17% потомков имелись новые комбинации признаков (серая окраска тела и короткие крылья или черная окраска тела и нормальные крылья). Видно, что и в этих скрещиваниях проявляется склонность к сцепленному наследованию либо доминантных признаков, либо рецессивных (83%). Частичное нарушение сцепления (17% потомков) было объяснено процессом кроссинговера — обменом соответствующими участками гомологичных хромосом в профазе I мейоза (см. рис. 3.72).
Из результатов скрещивания следует, что самки дрозофилы образуют четыре типа гамет, большинство из которых (83%) некроссоверные ((BV) и (bv)), 17% образуемых ими гамет появляются в результате кроссинговера и несут новые комбинации аллелей анализируемых генов ((Bv) и (bV)). Различия, наблюдаемые при скрещивании самцов и самок из F1 с рецессивными гомозиготными партнерами объясняются тем, что по малопонятным причинам у самцов дрозофилы не происходит кроссинговера. В итоге самцы-дигетерозиготы по генам, расположенным в одной хромосоме, образуют два типа гамет. У самок кроссинговер имеет место и приводит к образованию некроссоверных и кроссоверных гамет, по два типа каждых. Поэтому в потомстве от анализирующего скрещивания появляется четыре фенотипа, два из которых обладают новыми по сравнению с родителями сочетаниями признаков.
Рис. 6.14. Сцепленное наследование признаков
(цвета тела и длины крыльев у дрозофилы):
I — скрещивание чистых линий, II, III — анализирующее скрещиваний самцов и самок из F1.
Изучение наследования других сочетаний признаков показало, что процент кроссоверного потомства для каждой пары признаков всегда один и тот же, но он различается для разных пар. Это наблюдение стало основанием для заключения, что гены в хромосомах расположены в линейном порядке. Выше отмечалось, что хромосома является группой сцепления определенных генов. Гомологичные хромосомы — это одинаковые группы сцепления, которые отличаются друг от друга лишь аллелями отдельных генов. При конъюгации гомологи сближаются своими аллельными генами, а при кроссинговере они обмениваются соответствующими участками. В результате появляются кроссоверные хромосомы с новым набором аллелей. Частота, с которой происходит обмен на участке между двумя данными генами, зависит от расстояния между ними(правило Т. Моргана). Процент кроссоверных гамет, несущих кроссоверные хромосомы, косвенно отражает расстояние между генами. Это расстояние принято выражать в сантшюрганидах. За одну сантиморганиду принимают расстояние между генами, при котором образуется 1% кроссоверного потомства (кроссоверных гамет).
При увеличении расстояния между генами увеличивается вероятность кроссинговера на участке между ними в клетках-предшественницах гамет. Так как в акте кроссинговера участвуют две хроматиды из четырех, присутствующих в биваленте, то даже в случае осуществления обмена между генами данной пары во всех клетках-предшественницах гамет процент кроссоверных половых клеток не может превысить 50 (рис. 6.15). Однако такая ситуация возможна лишь теоретически. Практически с увеличением расстояния между генами возрастает возможность прохождения одновременно нескольких кроссинговеров на данном участке (см. рис. 5.9). Так как каждый второй перекрест приводит к восстановлению прежнего сочетания аллелей в хромосоме, с увеличением расстояния число кроссоверных гамет может не увеличиваться, а уменьшаться. Из этого следует, что процент кроссоверных гамет является показателем истинного расстояния между генами лишь при достаточно близком их расположении, когда возможность второго кроссинговера исключается.
Нарушение сцепленного наследования родительских аллелей в результате кроссинговера позволяет говорить о неполном сцеплении в отличие от полного сцепления, наблюдаемого, например, у самцов дрозофилы.
Использование анализирующего скрещивания в опытах Т. Моргана показало, что с его помощью можно выяснять не только состав пар неаллельных генов, но и характер их совместного наследования. В случае сцепленного наследования признаков по результатам анализирующего скрещивания можно установить также расстояние между генами в хромосоме.
Рис. 6.15. Схема, поясняющая низкий процент кроссоверных гамет
(по отношению к двум данным генам)
Плюсом обозначены клетки-предшественницы гамет, в которых кроссинговер прошел на участке между двумя данными генами; зачернены кроссоверные гаметы