Какой закон проявится в наследовании признаков
Обновлено: 25.06.2024
Успех работы Грегора Менделя был связан с тем, что он правильно выбрал объект исследования и соблюдал принципы, лежащие в основе гибридологического метода:
1. в качестве объекта исследования были взяты растения гороха одного вида.
2. растения заметно отличались по сравниваемым признакам – высокие – низкие, с желтыми и зелеными семенами, с гладкими и морщинистыми семенами.
3. первое поколение от исходных родительских форм всегда было одинаковым: высокие родители давали высокое потомство, низкие родители давали растения маленького роста; во втором поколении происходило расщепление в признаках.
выведен на основе статистических данных, полученных Г. Менделем при скрещивании разных сортов гороха, имевших четкие альтернативные различия по следующим признакам:
– форма семени (круглая / некруглая);
– окраска семени (желтая / зеленая);
– кожура семени (гладкая / морщинистая) и т.д.
При скрещивании растений с желтыми и зелеными семенами Мендель обнаружил, что все гибриды первого поколения оказались с желтыми семенами (назвал этот признак доминантным).
Признак, определяющий зеленую окраску семян, был назван рецессивным (отступающим, подавленным).
1. На основании полученных результатов и их анализа Мендель сформулировал свой первый закон: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся одной или несколькими парами альтернативных признаков, все гибриды первого поколения оказываются по этим признакам единообразными и похожими на родителя с доминантным признаком.
В случае неполного доминирования только 25% особей фенотипически похожи на родителя с доминантным признаком и 25% особей будут похожи на рецессивного по фенотипу родителя. Остальные 50% гетерозигот будут от них фенотипически отличаться.
2. Для выявления гетерозиготности особи по определенному аллелю, т.е. наличию рецессивного гена в генотипе, используется анализирующее скрещивание. Для этого особь с доминантным признаком (АА? или Аа?) скрещивают с гомозиготной по рецессивному аллелю особью. В случае гетерозиготности особи с доминантным признаком расщепление в потомстве будет 1:1
Аа × аа → 50% Аа и 50% аа
При скрещивании гетерозиготных гибридов первого поколения между собой, во втором поколении обнаруживается расщепление по данному признаку. Это расщепление носит закономерный статистический характер: 3 : 1 по фенотипу и 1: 2 :1 по генотипу. В случае скрещивания форм с желтыми и зелеными семенами в соответствии со вторым законом Менделя получают следующие результаты скрещивания.
Появляются семена как с желтой, так и с зеленой окраской.
(закон независимого наследования при дигибридном (полигибридном) скрещивании): выведен на основе анализа результатов, полученных при скрещивании особей, отличающихся по двум парам альтернативных признаков. Например: растение, дающее желтые, гладкие семена скрещивается с растением, дающим зеленые, морщинистые семена.
Для дальнейшей записи используется решетка Пеннета.
Во втором поколении возможно появление 4 фенотипов в отношении 9 : 3 : 3 : 1 и 9 генотипов.
В результате анализа выяснилось, что гены разных аллельных пар и соответствующие им признаки передаются независимо друг от друга. Этот закон справедлив:
– для диплоидных организмов;
– для генов, расположенных в разных гомологичных хромосомах;
– при независимом расхождении гомологичных хромосом в мейозе и их случайном сочетании при оплодотворении.
Указанные условия являются цитологическими основами дигибридного (и полигибридного) скрещивания.
В экспериментах Менделя установлена дискретность (прерывистость) наследственного материала, что позже привело к открытию генов, как элементарных материальных носителей наследственной информации.
В соответствии с гипотезой чистоты гамет в сперматозоиде или яйцеклетке в норме всегда находится только одна из гомологичных хромосом данной пары. Именно поэтому при оплодотворении восстанавливается диплоидный набор хромосом данного организма. Расщепление – это результат случайного сочетания гамет, несущих разные аллели.
Так как события случайны, то закономерность носит статистический характер, т.е. определяется большим числом равновероятных событий – встреч гамет, несущих разные (или одинаковые) альтернативные гены.
Тематические задания
А1. Доминантный аллель – это
1) пара одинаковых по проявлению генов
2) один из двух аллельных генов
3) ген, подавляющий действие другого гена
4) подавляемый ген
А2. Часть молекулы ДНК считается геном, если в ней закодирована информация о
1) нескольких признаках организма
2) одном признаке организма
3) нескольких белках
4) молекуле т-РНК
А3. Если признак не проявляется у гибридов первого поколения, то он называется
3) не полностью доминирующим
А4. Аллельные гены расположены в
1) идентичных участках гомологичных хромосом
2) разных участках гомологичных хромосом
3) идентичных участках негомологичных хромосом
4) разных участках негомологичных хромосом
А5. Какая запись отражает дигетерозиготный организм:
А6. Определите фенотип тыквы с генотипом Сс ВВ, зная, что белая окраска доминирует над желтой, а дисковидная форма плодов – над шаровидной
1) белая, шаровидная
2) желтая, шаровидная
3) желтая дисковидная
4) белая, дисковидная
А7. Какое потомство получится при скрещивании комолой (безрогой) гомозиготной коровы (ген комолости В доминирует) с рогатым быком.
3) 50% ВВ и 50% Вв
4) 75% ВВ и 25% Вв
А8. У человека ген лопоухости (А) доминирует над геном нормально прижатых ушей, а ген нерыжих (В) волос над геном рыжих волос. Каков генотип лопоухого, рыжего отца, если в браке с нерыжей женщиной, имеющей нормально прижатые уши, у него были только лопоухие, нерыжие дети?
А9. Какова вероятность рождения голубоглазого (а), светловолосого (в) ребенка от брака голубоглазого темноволосого (В) отца и кареглазой (А), светловолосой матери, гетерозиготных по доминантным признакам?
А10. Второй закон Менделя – это закон, описывающий процесс
1) сцепления генов
2) взаимного влияния генов
3) расщепления признаков
4) независимого распределения гамет
А11. Сколько типов гамет образует организм с генотипом ААВвСс
Основоположник хромосомной теории Томас Гент Морган и его ученики установили, что:
– каждый ген имеет в хромосоме определенный локус (место);
– гены в хромосоме расположены в определенной последовательности;
– наиболее близко расположенные гены одной хромосомы сцеплены, поэтому наследуются преимущественно вместе;
– группы генов, расположенных в одной хромосоме, образуют группы сцепления;
– число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом у гомогаметных особей и n+1 у гетерогаметных особей;
– между гомологичными хромосомами может происходить обмен участками (кроссинговер); в результате кроссинговера возникают гаметы, хромосомы которых содержат новые комбинации генов;
– частота (в %) кроссинговера между неаллельными генами пропорциональна расстоянию между ними;
– набор хромосом в клетках данного типа (кариотип) является характерной особенностью вида;
– частота кроссинговера между гомологичными хромосомами зависит от расстояния между генами, локализованными в одной хромосоме. Чем это расстояние больше, тем выше частота кроссинговера. За единицу расстояния между генами принимается 1 морганида (1% кроссинговера) или процент появления кроссоверных особей. При значении этой величины в 10 морганид можно утверждать, что частота перекреста хромосом в точках расположения данных генов равна 10% и что в 10% потомства будут выявлены новые генетические комбинации.
Для выяснения характера расположения генов в хромосомах и определения частоты кроссинговера между ними строятся генетические карты. Карта отражает порядок расположения генов в хромосоме и расстояние между генами одной хромосомы.
Эти выводы Моргана и его сотрудников получили название хромосомной теории наследственности.
Важнейшее следствие этой теории:
современные представления о гене, как о функциональной единице наследственности, его делимости и способности к взаимодействию с другими генами.
У человека 46 хромосом; 2n – диплоидный набор хромосом.
Половые клетки – 23 хромосомы; n – гаплоидный набор хромосом.
Пол человека зависит от половых хромосом.
Хромосомные наборы разных полов отличаются по строению половых хромосом. У-хромосома мужчин не содержит многих аллелей, имеющихся в Х-хромосоме. Признаки, определяемые генами половых хромосом, называются сцепленными с полом. Характер наследования зависит от распределения хромосом в мейозе. У гетерогаметных полов признаки, сцепленные с Х-хромосомой и не имеющие аллеля в У-хромосоме, проявляются даже в том случае, когда ген, определяющий развитие этих признаков, рецессивен.
У человека У-хромосома передается от отца к сыновьям, а Х-хромосома к дочерям. Вторую хромосому дети получают от матери – это всегда Х-хромосома. Если мать несет патологический рецессивный ген в одной из Х-хромосом (например, ген дальтонизма или гемофилии), но при этом сама не больна, то она является носительницей. В случае передачи этого гена сыновьям они могут оказаться больными данным заболеванием, ибо в У-хромосоме нет аллеля, подавляющего патологический ген.
Пол организма человека определяется в момент оплодотворения и зависит от хромосомного набора образовавшейся зиготы.
Генотип как целостная, исторически сложившаяся система.
Термин генотип предложен в 1909 г. датским генетиком Вильгельмом Иогансеном.
Генотип – это совокупность генов данного организма. У человека по последним данным около 35 тыс. генов.
Генотип, как единая функциональная система организма, сложился в процессе эволюции. Признаком системности генотипа является взаимодействие генов .
Аллельные гены (точнее, их продукты – белки) могут взаимодействовать друг с другом:
– в составе хромосом – примером является полное и неполное сцепление генов;
– в паре гомологичных хромосом – примерами являются полное и неполное доминирование, независимое проявление аллельных генов.
Между собой могут взаимодействовать и неаллельные гены.
Тематические задания
А1. Сколько пар хромосом отвечает за наследование пола у собак, если диплоидный набор у них равен 78?
3) тридцать шесть
А2. Закономерности сцепленного наследования относятся к генам, расположенным в
1) разных не гомологичных хромосомах
2) гомологичных хромосомах
3) в одной хромосоме
4) негомологичных хромосомах
А3. Мужчина дальтоник женился на женщине с нормальным зрением, носительнице гена дальтонизма. Ребенка с каким генотипом у них быть не может?
А4. Чему равно число групп сцепления генов, если известно, что диплоидный набор хромосом организма равен 36?
А5. Частота кроссинговера между генами К и С – 12%, между генами В и С – 18%, между генами К и В – 24%. Каков вероятный порядок расположения генов в хромосоме, если известно, что они сцеплены.
А6. Каким будет расщепление по фенотипу в потомстве, полученном от скрещивания черных (А) мохнатых (В) морских свинок, гетерозиготных по двум признакам, сцепленным в одной хромосоме?
А7. У супружеской пары родился сын гемофилик. Он вырос и решил жениться на здоровой по данному признаку женщине, не несущей гена гемофилии. Каковы возможные фенотипы будущих детей этой супружеской пары, если ген сцеплен с Х-хромосомой?
С незапамятных времен людей волновал вопрос о причинах сходства потомков и родителей, о природе вновь возникающих изменений- Наука и практика накопили к середине XIX в. огромный фактический материал. Но в чем причины сходства и различия организмов, долгое время установить не удавалось.
Первый шаг в познании закономерностей наследственности сделал выдающийся чешский исследователь Грегор Мендель. Он выявил важнейшие законы наследственности. Г. Мендель доказал, что признаки организмов определяются дискретными (отдельными) наследственными факторами. Работа Г. Менделя отличалась глубиной и математической точностью. Однако она оставалась неизвестной почти 35 лет — с 1865 до 1900 г.
Переоткрытие законов Менделя вызвало стремительное развитие науки о наследственности и изменчивости организмов, получившей название генетики. Элементарные единицы наследственности стали называть генами. Было доказано, что гены расположены в хромосомах. Но молекулярная структура генов еще долгое время оставалась неизвестной.
В настоящее время установлено, что ген представляет собой участок молекулы ДНК в хромосоме. Ген определяет строение одного из белков живой клетки и тем самым участвует в формировании признака или свойства организма.
Успехи, достигнутые генетикой, столь значительны, что она занимает центральное место в общей биологии.
МОНОГИБРИДНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ.
ПЕРВЫЙ ЗАКОН МЕНДЕЛЯ
Гибридологический метод. Основной метод, который Г. Мендель разработал и положил в основу своих опытов, называют гибридологическим. Суть его заключается в скрещивании (гибридизации) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам. Поскольку потомков от таких скрещиваний называют гибридами, то и метод получил название гибридологического. Одна из особенностей метода Менделя состояла в том, что он использовал для экспериментов чистые линии, т.е. растения, в потомстве которых при самоопылении не наблюдалось разнообразия по изучаемому признаку. (В каждой из чистых линий сохранялась однородная совокупность генов.) Другой важной особенностью гибридологического метода было то, что Г. Мендель наблюдал за наследованием альтернативных
Гибридологический метод лежит и в основе современной генетитики
Единообразие первого поколения. Правило доминирования.
В том случае, когда родительские организмы отличаются друг от руге! по одному изучаемому признаку, скрещивание называют моногибридным. Г. Мендель проводил опыты с горохом. Среди большого количества сортов он выбрал для первого эксперимента два, отличающихся по одному признаку. Семена одного сорта гороха были желтые, а другого — зеленые. Известно, что горох, как правило размножается путем самоопыления и поэтому в пределах сорта нет изменчивости по окраске семян. Используя это свойство гороха, Мендель произвел искусственное опыление, скрестив сорта отличаюшиеся цветом семян (желтым и зеленым). Независимо от того к какому сорту принадлежали материнские растения, гибридные семена оказались только желтыми.
Следовательно, у гибридов первого поколения проявился признак только одного родителя. Такие признаки Г. Мендель назвал доминантными. Признаки, не проявляющиеся у гибридов первого поколения, он назвал рецессивными. В опытах с горохом признак желтой окраски семян доминировал над зеленой окраской. Таким образом, в потомстве гибридов Г. Мендель обнаружил единообразие первого поколения, т.е. все гибридные семена имели одинаковую окраску. В опытах, где скрещивающиеся сорта отличались и по другим признакам, были получены такие же результаты: единообразие первого поколения и доминирование одного признака над другим.
Впоследствии генетики, изучая наследование разнообразных признаков у растений, животных, грибов, микроорганизмов, обнаружили очень широкое распространение явления доминирования.
Расщепление признаков у гибридов второго поколения. Первый закон Менделя. Из гибридных семян гороха Г. Мендель вырастил растения, которые путем самоопыления произвели семена второго поколения. Среди них оказались не только желтые семена, но и зеленые. Всего он получил 6022 желтых и 2001 зеленое семя. Причем 3/4 семян гибридов второго поколения имели желтую окраску и 1/4 — зеленую. Следовательно, отношение числа потомков второго поколения с доминантным признаком к числу потомков с рецессивным оказалось равным 3:1. Такое явление он назвал расщеплением признаков.
Сходные результаты во втором поколении дали многочисленные опыты по гибридологическому анализу других пар признаков. Основываясь на полученных результатах, Г. Мендель сформулировал свой первый закон — закон расщепления. В потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается явление расщепления: четверть особей из гибридов второго поколения несет рецессивный признак, три четверти доминантный.
Гомозиготные и гетерозиготные особи. Для того чтобы выяснить, как будет осуществляться наследование признаков при самоопылении в третьем поколении, Мендель вырастил гибриды второго поколения и проанализировал потомство, полученное от самоопыления. Он выяснил, что 1/3 растений второго поколения, выросших из желтых семян, при самоопылении производила только желтые семена. То же самое отмечалось у растений, выросших из зеленых семян. Все семена, полученные от них, были зелеными. Оставшиеся 2/3 растений второго поколения, выросшие из желтых семян, давали желтые и зеленые семена в отношении 3:1. Таким образом, эти растения были подобны гибридам первого поколения.
Причина расщеплення иризнаков у гибридов. Какова причина расщепления признаков в потомстве гибридов? Почему в первом, расщеплении и последующих поколениях возникают особи, дающие в результате скрещивания потомство с доминантным и рецессивным признаками. Обратимся к схеме, на которой символами записаны
результаты опыта по моногибридному скрещиванию. Символы Р, F1, F2, и т.д. обозначают соответственно родительское, первое и второе поколения. Значок Х указывает скрещивание, символ
где Р — родители, F1 — гибриды первого поколения, F2 — гибриды второго поколения.
Для дальнейших рассуждений необходимо вспомнить основные явления, происходящие в мейозе. В первом делении мейоза происходит образование клеток, несущих гаплоидный набор хромосом (n). Такие клетки содержат только одну хромосому из каждой пары гомологичных хромосом, в дальнейшем из них образуются гаметы. Слияние гаплоидных гамет при оплодотворении ведет к образованию диплоидной (2n) зиготы. Процесс образования гаплоидных гамет и восстановление диплоидности при оплодотворении обязательно происходит в каждом поколении организмов, размножающихся половым способом.
Исходные родительские растения в рассматриваемом опыте были гомозиготными. Следовательно, скрещивание можно записать так: Р(АА х аа). Очевидно, что оба родителя способны производить гаметы только одного сорта, причем растения, имеющие два доминантных гена АА, дают только гаметы, несущие ген А, а растения с двумя рецессивными генами аа образуют половые клетки с геном а. В первом поколении F1 все потомство получается гетерозиготным Аа и имеет семена только желтого цвета, так как доминантный ген А подавляет действие рецессивного гена а. Такие гетерозиготные растения Аа способны производить гаметы двух сортов, несущие гены А и а.
При оплодотворении возникает четыре типа зигот — АА+ Аа+аА+аа, что можно записать как АА+2Аа+аа. Поскольку в нашем опыте гетерозиготные семена Аа также окрашены в желтый цвет, в F2 получается соотношение желтых семян к зеленым, Р иное 3:1. Понятно, что 1/3 растений, которые выросли из желтых семян, имеющих гены АА, при самоопылении снова дает только желтые семена. У остальных 2/3 растений с генами Аа, так же, как у гибридных растений из F1 будут формироваться два разных типа гамет, и в следующем поколении при самоопылении произойдет расщепление признака окраски семян на желтые и зеленые в соотношении 3:1.
Таким образом было установлено, что расщепление признаков в потомстве гибридных растений — результат наличия у них двух генов — А и а, ответственных за развитие одного признака, например окраски семян.
МОНОГИБРИДНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ
Аллельные гены. Итак, мы установили, что гетерозиготные особи имеют в каждой клетке два гена — А и а, отвечающих за развитие одного и того же признака. Гены, определяющие альтернативное развитие одного и того же признака и расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом, называют аллельными генами или аллелями. Любой диплоидный организм, будь то растение, животное или человек, содержит в каждой клетке два аллеля любого гена. Исключение составляют половые клетки — гаметы. В результате мейоза количество хромосом в них уменьшается в 2 раза, поэтому каждая гамета имеет лишь по одному аллельному гену. Аллели одного гена располагаются в одном месте гомологичных хоомосом.
Схематически гетерозиготная особь обозначается так: или , но их можно записать и как АА и аа.
Анализирующее скрещивание. По фенотипу особи далеко не всегда можно определить ее генотип. У самоопыляющихся растений генотип можно определить в следующем поколении. Для перекрестно размножающихся видов используют так называемое анализирующее скрещивание. При анализирующем скрещивании особь, генотип который следует определить, скрещивают с особями, гомозиготными по рецессивному гену, т. е. имеющими генотип аа. Рассмотрим анализирующее скрещивание на примере. Пусть особи с генотипами АА и Аа имеют одинаковый фенотип. Тогда при скрещивании с особью, рецессивной по определяемому признаку и имеющей генотип аа, получаются следующие результаты:
Учи.Дома запускает бесплатный марафон в котором каждый день. В течении 5 дней утром ты будешь получать одно задание по выбранному предмету, а вечером его решение. Твоя задача, успеть выполнение задание до того как получишь ответ.
Бесплатно, онлайн, подготовка к ЕГЭ
Предварительный просмотр:
Вопрос № 1 Гаметы - это
1.клетки бесполого размножения
2.клетки полового размножения
3.клетки тела
4.клетки, образованные в результате оплодотворения
Вопрос № 2 Второй закон Менделя называется:
1.закон единообразия гибридов первого поколения
2.закон расщепления
3.закон независимого наследования признаков
4.закон чистоты гамет
Вопрос № 3 Кроссинговер - это
1.сцепление гомологичных хромосом
2.схождение гомологичных хромосом
3.расхождение гомологичных хромосом 4.обмен участками гомологичных хромосом
Вопрос № 4 Какая хромосома отвечает за пол будущего ребёнка - мальчика?
1.Х-хромосома 2.У-хромосома
3.аутосома
4.пол ребёнка не зависит от хромосом
Вопрос № 5 Синдром Дауна возникает из-за нарушения в
1. половых хромосомах
2. 15 паре хромосом
3. 21 паре хромосом
4. 5 паре хромосом
Вопрос № 6 Про какое заболевание говорят "сцеплено с полом"?
1.болезнь Дауна
2.сахарный диабет
3.гемофилия
4.дальнозоркость
Вопрос № 7 Сколько хромосом содержит диплоидная клетка при синдроме Дауна?
Вопрос № 8 Какое заболевание характерно только для мужчин?
1.грипп
2.сахарный диабет
3.болезнь Дауна
4.дальтонизм
Вопрос № 9 Инбридинг - это
1.заболевание
2.скрещивание родственных особей
3.скрещивание неродственных особей
4.разновидность искусственного отбора
Вопрос № 10 Парные гены гомологичных хромосом называют
Вопрос № 11 Какой закон проявится в наследовании признаков при скрещивании организмов с генотипами:
Аа х Аа?
1.единообразия
2.расщепления
3.сцепленного наследования
4.независимого наследования
Вопрос № 12 Какое соотношение признаков по фенотипу наблюдается в потомстве F2 при дигибридном скрещивании, если родители чистые линии?
Вопрос № 13 Основоположник генетики.
1.Т. Морган
2.Г. Мендель
3.Ч. Дарвин
4.Н.И. Вавилов
Вопрос № 14 Разные формы одного и того же гена это:
Вопрос № 15 Кариотип - это
1.все гены одного организма
2.все признаки одного организма
3.все хромосомы одного организма
4.карие глаза
Вопрос № 16 О расщеплении признака в отношении 3:1 говорится в
1.первом законе Менделя
2.втором законе Менделя
3.третьем законе Менделя
4.законе сцепленного наследования
Вопрос № 17 Ген - это не
1.участок ДНК
2.участок хромосомы
3.свойство организма
4.единица наследственной информации
Вопрос № 18 В сперматозоиде животного содержится 16 хромосом. Сколько хромосом содержится в клетках тела животного?
1. 4 ХРМ
2. 8 ХРМ
3. 16 ХРМ
4. 32 ХРМ
Вопрос № 19 Определите фенотип томата с генотипом АаВв, если круглые плоды доминируют над овальными, а красный цвет над жёлтым.
1.красные круглые плоды
2.жёлтые круглые плоды
3.красные овальные плоды
4.жёлтые овальные плоды
Вопрос № 20 Гибридные особи по генотипу разнородны, поэтому их называют
Вопрос № 21 Особь с генотипом АаВв образует гаметы
1.АВ, ав
2.Аа, Вв
3.АВ, Ав, аВ, ав
4.Аа, АА, Вв, вв
Вопрос № 22 Признаки, не проявляющиеся у F1, Мендель назвал
Вопрос № 23 Определите генотип в F1 при скрещивании ААВВ х аавв
Вопрос № 24 При скрещивании ААВВ х аавв в F1 "работает" закон Менделя
Вопрос № 25 При скрещивании гибридов F1 75 % особей имеют доминантный признак 25 % - рецессивный. Какой это закон?
1.единообразия
2.независимого наследования
3.расщепления
4.сцепленного наследования
Вопрос № 26 При скрещивании гетерозиготы с гомозиготой доля гомозигот в F1 составит
Вопрос № 27 Из оплодотворённой яйцеклетки развивается мальчик, если в зиготе содержится
1. 22 аутосомы + YY
2. 44 аутосомы + XY
3. 22 аутосомы + YХ
4. 44 аутосомы + ХХ
Вопрос № 28 Закон единообразия проявляется, если генотип одного из родителей аавв, а другого
Признак — любая особенность организма, любое его качество или свойство, по которому можно отличить одну особь от другой.
Альтернативные признаки — взаимоисключающие варианты одного и того же признака (пример: желтая и зеленая окраска семян гороха).
Доминирование — преобладание у гибрида признака одного из его родителей.
Доминантный признак — преобладающий признак, появляющийся в первом поколении потомства у гетерозиготных особей и доминантных гомозигот (см. ниже).
Рецессивный признак — признак, который передается по наследству, но подавляется, не проявляясь у гетерозиготных потомков; проявляется в гомозиготном состоянии рецессивного гена.
Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков организма. Фенотип формируется при взаимодействии генотипа со средой обитания организма.
Аллельные, доминантные и рецессивные гены. Генотип
Аллель — одна из альтернативных форм существования гена, определяющего некоторый признак. Количество аллелей одного и того же гена может достигать нескольких десятков.
■ Каждая хромосома или хроматида может нести только один аллель данного гена.
■ В клетках одной особи присутствует только два аллеля каждого гена.
Локус — участок хромосомы, на котором расположен ген.
Аллельные гены — гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и отвечающие за альтернативные проявления одного и того же признака (пример: гены, отвечающие за цвет глаз человека). Аллельные гены обозначают одинаковыми буквами латинского алфавита: А, а; В, b.
Неаллельные гены — гены, расположенные в негомологичных хромосомах или в разных локусах гомологичных хромосом.
Доминантные гены — гены, соответствующие доминантным признакам; обозначаются прописными латинскими буквами ( А, В ).
Рецессивные гены — гены, соответствующие рецессивным признакам; обозначаются строчными латинскими буквами (а, b).
Генотип — совокупность всех генов данного организма.
Скрещивание
Скрещивание — получение потомства путем искусственного объединения генетического материала разных родителей (разных клеток) в одной клетке.
Генетическая запись скрещивания:
■ первая строка: буква Р (родители), генотип женского организма, знак скрещивания х, генотип мужского организма; под обозначениями генотипов могут быть указаны признаки организмов;
■ вторая строка: буква G (гаметы) и (под обозначениями генотипов, в кружочках) гаметы женской и мужской особей;
■ третья строка: буква Fk (потомки), генотипы потомков (под обозначениями генотипов могут быть указаны признаки организмов); к — номер поколения.
Гомозигота — зигота, содержащая одинаковые аллели одного гена — доминантные (АА, доминантная гомозигота) или рецессивные (аа, рецессивная гомозигота).
■ Гомозиготная особь образует один тип гамет и не дает расщепления при скрещивании.
Гетерозигота — зигота, содержащая два разных аллеля одного гена (Аа).
■ Гетерозиготная особь в потомстве дает расщепление по данному признаку. Образует несколько типов гамет.
Правило (гипотеза) чистоты гамет. Так как каждая хромосома или хроматида может нести только один аллель данного гена, то при расхождении хромосом (при первом делении мейоза) или хроматид (при втором делении мейоза) вместе с ними в гаплоидные клетки гамет отходит лишь по одному из аллелей каждой аллельной пары.
Поэтому: любая гамета организма несет только по одному аллелю каждого гена, т.е. аллели в гаметах не перемешиваются.
Следствия правила чистоты гамет:
■ гомозиготный организм образует только один тип гамет:
гетерозиготный по одной паре генов организм образует два типа гамет (из двух гомологичных хромосом зиготы в процессе мейоза одна хромосома — с геном А — попадает в одну гамету, другая — с геном а — в другую гамету):
Гибридизация — процесс скрещивания двух организмов одного вида (внутривидовая гибридизация) или разных видов или родов (отдаленная гибридизация).
Гибрид — организм, полученный путем скрещивания генетически разных организмов.
Моногибридное скрещивание — скрещивание организмов, отличающихся друг от друга альтернативными вариантами только одного признака (одной парой аллелей).
Анализирующее скрещивание — скрещивание изучаемого организма с организмом, имеющим рецессивный гомозиготный генотип (и образующим только один тип гамет с рецессивными аллелями). Позволяет установить генотип изучаемого организма. Применяется в селекции растений и животных.
Дигибридное скрещивание — скрещивание организмов, отличающихся друг от друга альтернативными вариантами двух признаков (двумя парами аллелей).
Полигибридное скрещивание — скрещивание организмов, отличающихся друг от друга альтернативными вариантами трех и более признаков.
Сцепленное наследование — совместное наследование генов, локализованных в одной хромосоме; гены образуют группы сцепления.
Расщепление признаков — проявляющееся среди потомства второго и последующих поколений определенное соотношение между количествами особей, характеризующихся альтернативными признаками исходных родительских форм.
■ Конкретные количественные соотношения между числами особей, несущими признаки каждой из родительских форм, определяются тем, каковы родительские организмы по данным признакам — гомозиготные или гетерозиготные.
Первый закон Менделя
Первый закон Менделя (закон единообразия гибридов первого поколения, или правило доминирования) описывает скрещивание гомозиготных особей: при скрещивании гомозиготных особей (взятых из чистых линий одного вида), отличающихся по одному из пары альтернативных признаков, получаемые гибриды первого поколения единообразны как по фенотипу, так и по генотипу.
Следствие: если первое поколение единообразно по одному из альтернативных признаков родительских особей, то данный признак является доминантным, а родительские особи гомозиготны по альтернативным признакам.
Второй закон Менделя
Второй закон Менделя (закон расщепления) описывает моно-гибридное скрещивание гетерозиготных особей: при скрещивании между собой гибридов первого поколения (т.е. гетерозиготных особей), отличающихся по одному из пары альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается расщепление в соотношении 3 : 1 по фенотипу и 1 : 2 : 1 по генотипу.
Расщепление по фенотипу: три части потомков второго поколения с доминантным признаком и одна часть — с рецессивным.
Расщепление по генотипу: одна часть потомков — доминантные гомозиготы (АА), две части потомков — гетерозиготы (Аа) и одна часть — рецессивные гомозиготы (аа).
Следствия второго закона Менделя:
■ если потомство родительских особей дает расщепление по фенотипу, близкое к 3 : 1, то исходные родительские особи по данным аллелям гетерозиготны;
■ анализирующее скрещивание: если потомство родительских особей дает расщепление по фенотипу, близкое к 1 : 1, то одна из родительских особей была гетерозиготной, а другая — гомозиготной и несла пару рецессивных аллелей.
Третий закон Менделя
Третий закон Менделя (закон независимого наследования признаков) описывает дигибридное скрещивание особей: при скрещивании гомозиготных организмов, отличающихся по двум или нескольким парам признаков, во втором поколении наблюдается независимое наследование генов разных аллельных пар и соответствующих им признаков.
Т.е. каждая пара аллельных генов (и соответствующих им альтернативных признаков) наследуется независимо друг от друга (другая формулировка 3-го закона Менделя).
❖ Определение возможных генотипов и вероятностей их появления у особей второго поколения: сначала определяется генотип первого поколения и тип его гамет G f1 (см. таблицу),
после чего генотипы особей и вероятности их появления определяются с помощью решетки Пеннета .
Решетка Пеннета — таблица, с помощью которой изображают и анализируют расщепление независимо наследуемых признаков. По горизонтали в верхней строке этой решетки записываются женские гаметы, по вертикали в левом столбце — мужские гаметы, на пересечениях строк и столбцов — генотипы дочерних особей.
Пример: скрещивание гомозиготной особи гороха, характеризующейся двумя доминантными признаками — желтой окраской и гладкой формой семян, — с гомозиготной особью гороха, имеющей два альтернативных рецессивных признака — зеленую окраску и морщинистую форму семян.
Так как, согласно третьему закону Менделя, расщепление по каждому признаку идет независимо: по цвету (во втором поколении) в соотношении 3 : 1 (см. второй закон Менделя), по форме — также в соотношении 3 : 1, то расщепление по фенотипу, т.е. по комбинации признаков, наблюдается в соотношении (3 : 1) 2 = 9 : 3 : 3 : 1 (девять частей из 16 составляют желтые гладкие семена, три части — желтые морщинистые, еще три части — зеленые гладкие и одну часть — зеленые морщинистые семена).
Из данных решетки Пеннета следует, что всего при дигибридном скрещивании гомозиготных особей (в частности, гороха) у особей второго поколения возможны девять различных генотипов (генотипических классов), которые распадаются на четыре фенотипических класса. Потомки, доминантные по двум признакам (желтые гладкие семена гороха) имеют один из следующих генотипов (в скобках указана вероятность появления данного генотипа): ААВВ (1/16), ААВв (2/16), АаВВ (2/16) или АаВв (4/16); доминантные по первому и рецессивные по второму признаку (желтые морщинистые семена) — ААвв (1/16) или Аавв (2/16); рецессивные по первому и доминантные по второму признаку (зеленые гладкие семена) — ааВВ (1/16) или ааВв (2/16); рецессивные по обоим признакам — генотип аавв (1/16) (зеленые морщинистые семена).
❖ Расщепление по генотипу имеет вид:
■ при дигибридном скрещивании: (1:2:1) 2 ;
■ при полигибридном скрещивании (1:2:1) n , где n — число расщепляющихся пар аллелей.
❖ Расщепление по фенотипу имеет вид:
■ при дигибридном скрещивании: (3 : 1) 2 = 9 : 3 : 1;
■ при полигибридном скрещивании (3 : 1) n .
Следствия третьего закона Менделя:
■ если анализ расщепления по двум признакам дает по фенотипу соотношение, близкое к 9 : 3 : 3 : 1, то исходные родительские особи дигетерозиготны по этим признакам;
■ в общем случае каждый новый ген увеличивает число типов различных гамет в два раза, а число генотипов — в три раза. Следовательно, особь, гетерозиготная по п парам генов, может произвести 2” типов гамет и 3” различных генотипов;
■ число различающихся классов фенотипов равно числу различных типов гамет при наличии доминирования и числу различных генотипов в отсутствие доминирования.
Замечания:
■ третий закон Менделя, т.е. независимое комбинирование признаков, выполняется только при условии, что аллельные гены, определяющие эти признаки, находятся в разных парах гомологичных хромосом;
■ он не объясняет закономерности наследования генов, находящихся совместно в одной и той же хромосоме;
❖ Вычисление частоты определенного генотипа в потомстве родителей, отличающихся определенным числом независимо наследуемых генов:
■ сначала вычисляется вероятность появления соответствующего генотипа отдельно для каждой пары генов;
■ искомая частота равна произведению этих вероятностей. Пример: вычислить частоту генотипа АаЬЬСс в потомстве от скрещивания АаВbсс x АаВbСс. Вероятность появления генотипа Аа в потомстве от скрещивания Аа x Аа равна 1/2; вероятность появления генотипа bb в потомстве от скрещивания Вb х Вb равна 1/4; вероятность появления генотипа Сс в потомстве от скрещивания Сс x сс равна 1/2. Следовательно, вероятность появления генотипа АаbbСс составляет (1/2) х (1/4) х (1/2) = 1/16.
Условия выполнения и значение законов Менделя
Законы Менделя выполняются лишь в среднем, при большом числе однотипных опытов. Они являются следствием случайного сочетания гамет, несущих разные гены, и статистического характера наследования, определяемого большим числом равновероятных встреч гамет.
❖ Дополнительные условия, при которых выполняются законы Менделя:
■ один ген должен контролировать только один признак, и один признак должен быть результатом действия только одного гена;
■ доминирование должно быть полным;
■ сцепление между генами должно отсутствовать;
■ равновероятное образование гамет и зигот разного типа;
■ равная вероятность выживания потомков с разными генотипами;
■ статистически большое количество скрещиваний.
❖ Значение законов Менделя:
■ эти законы носят универсальный характер и не зависят от систематического положения организма и сложности его строения;
■ с их помощью можно рассчитать число типов образующихся гамет и установить возможные варианты сочетания доминантных и рецессивных признаков у гибридов.
Читайте также: