Можно ли предсказать наследование признака контролируемого двумя аллелями

Обновлено: 28.06.2024

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:

Менделирующее наследование - это тип биологического наследования, который следует принципам, первоначально предложенным Грегором Менделем в 1865 и 1866 годах, вновь открытым в 1900 году и популяризированным Уильямом Бейтсоном . Эти принципы изначально были противоречивыми. Когда теории Менделя были объединены с теорией наследования хромосом Бовери – Саттона Томасом Хантом Морганом в 1915 году, они стали ядром классической генетики . Рональд Фишер объединил эти идеи с теорией естественного отбора в своей книге 1930 года Генетическая теория естественного отбора , поставив эволюциюна математическую основу и составляющие основу популяционной генетики в рамках современного эволюционного синтеза .

СОДЕРЖАНИЕ

История

Принципы менделевской наследования были названы в честь и впервые выведены Грегором Иоганном Менделем , моравским монахом девятнадцатого века, который сформулировал свои идеи после проведения простых экспериментов по гибридизации гороха ( Pisum sativum ), который он посадил в саду своего монастыря. Между 1856 и 1863 годами Мендель вырастил и испытал около 5000 растений гороха. Из этих экспериментов он сделал два обобщения, которые позже стали известны как принципы наследственности Менделя или менделевское наследование . Он описал свои эксперименты в статье, состоящей из двух частей, Versuche über Pflanzen-Hybriden ( Эксперименты по гибридизации растений ), которую он представил Обществу естествознания Брно 8 февраля и 8 марта 1865 года и которая была опубликована в 1866 году.

Генетические открытия Менделя

Пять частей открытий Менделя были важным отклонением от общепринятых теорий того времени и явились предпосылкой для установления его правил.

Символы являются унитарными, то есть, они являются дискретными , например: фиолетовыми против . белый, высокий против . карлик. Нет растения среднего размера или светло-пурпурного цветка.
Генетические характеристики имеют альтернативные формы, каждая из которых унаследована от одного из двух родителей. Сегодня мы называем эти аллели .
Один аллель доминирует над другим. Фенотип отражает доминантный аллель.
Гаметы создаются путем случайной сегрегации. Гетерозиготные особи продуцируют гаметы с одинаковой частотой двух аллелей.
Различные черты характера имеют независимый ассортимент. Говоря современным языком, гены не связаны.

Согласно общепринятой терминологии, мы называем здесь принципы наследования, открытые Грегором Менделем, как менделевские законы, хотя современные генетики также говорят о менделевских правилах или менделевских принципах , поскольку существует множество исключений, суммированных под собирательным термином неменделевское наследование .

Поколение P и поколение F ₁ : Доминантный аллель пурпурно-красного цветка скрывает фенотипический эффект рецессивного аллеля белых цветов. F ₂ -Поколение: рецессивный признак из P-поколения фенотипически снова появляется у людей, гомозиготных с рецессивным генетическим признаком.

Мендель выбрал для эксперимента следующие признаки растений гороха:

Форма спелых семян (округлая или округлая, поверхность неглубокая или морщинистая)
Цвет семенной оболочки (белый, серый или коричневый, с фиолетовыми пятнами или без них)
Цвет семян и семядолей (желтый или зеленый)
Цвет цветка (белый или желтый)
Форма спелых стручков (просто надутые, не сжатые или сжатые между семенами и сморщенные)
Цвет незрелых стручков (желтый или зеленый)
Положение цветков (осевое или концевое)
Длина стебля

Когда он скрестил чистокровные белые цветы и пурпурные растения гороха (родительские или P поколения) путем искусственного опыления, полученный цвет цветков не был смешанным. Вместо того , чтобы смесь из двух, потомство в первом поколении ( F ₁ поколения ) , все были фиолетовыми цветками. Поэтому он назвал этот биологический признак доминантным. Когда он допустил самооплодотворение в однородно выглядящем поколении F ₁ , он получил оба цвета в поколении F ₂ с соотношением пурпурного цветка к белому цветку 3: 1. У некоторых других персонажей также доминировала одна из черт. .

Мендель предположил, что пары аллелей случайным образом отделяются друг от друга во время производства гамет в семенном растении ( яйцеклетке ) и пыльцевом растении ( сперме ). Поскольку пары аллелей разделяются во время производства гамет, сперматозоид или яйцеклетка несут только один аллель для каждого наследуемого признака. Когда сперматозоид и яйцеклетка объединяются при оплодотворении , каждый вносит свой аллель, восстанавливая парное состояние потомства. Мендель также обнаружил, что каждая пара аллелей сегрегирует независимо от других пар аллелей во время образования гамет.

Генотип индивида состоит из многих аллелей он обладает. Фенотип является результатом экспрессии всех характеристик, которые генетически обусловленных его аллелей, а также его окружением. Наличие аллеля не означает, что признак будет выражен в человеке, который им обладает. Если два аллеля унаследованной пары различаются (гетерозиготное состояние), то один из них определяет внешний вид организма и называется доминантным аллелем ; другой не оказывает заметного влияния на внешний вид организма и называется рецессивным аллелем .

Законы Менделя о наследовании

Закон	Определение
Закон господства и единообразия	Некоторые аллели являются доминантными, а другие - рецессивными; организм с хотя бы одним доминантным аллелем будет демонстрировать эффект доминантного аллеля.
Закон сегрегации	Во время формирования гамет аллели каждого гена отделяются друг от друга, так что каждая гамета несет только один аллель для каждого гена.
Закон независимого ассортимента	Гены разных признаков могут независимо друг от друга расщепляться во время образования гамет.

Закон господства и единообразия

F ₁ поколение: все люди имеют один и тот же генотип и один и тот же фенотип, выражающий доминантный признак ( красный ). Поколение
F ₂ : фенотипы во втором поколении показывают соотношение 3: 1.
В генотипе 25% являются гомозиготными по доминантному признаку, 50% являются гетерозиготными генетическими носителями рецессивного признака, 25% являются гомозиготными по рецессивному генетическому признаку и выражают рецессивный признак .

Если два родителя связаны друг с другом, которые отличаются одним генетическим признаком, по которому они оба являются гомозиготными (каждый чистопородный), все потомки в первом поколении (F ₁ ) равны исследуемому признаку по генотипу и фенотипу, показывая доминантный черта характера. Это правило единообразия или правило взаимности применяется ко всем особям поколения F ₁ .

Но по некоторым характеристикам гибриды F ₁ находятся между фенотипами двух родительских разновидностей. Скрещивание двух четырехчасовых растений ( Mirabilis jalapa ) демонстрирует исключение из принципа Менделя, называемое неполным доминированием . Цветки гетерозиготных растений имеют фенотип где-то между двумя гомозиготными генотипами. В случаях промежуточного наследования (неполного доминирования) в поколении F ₁ также применяется принцип единообразия Менделя по генотипу и фенотипу. Исследования о промежуточном наследовании проводились другими учеными. Первым был Карл Корренс с его исследованиями Mirabilis jalapa.

Закон сегрегации генов

Квадрат Punnett для одного из экспериментов гороха растений Менделя - самооплодотворение из поколения F1

Закон сегрегации генов применяется при скрещивании двух особей, гетерозиготных по определенному признаку, например гибридов поколения F ₁ . Потомки в поколении F ₂ различаются по генотипу и фенотипу, так что характеристики бабушек и дедушек (поколение P) регулярно повторяются. При доминантно-рецессивном наследовании в среднем 25% гомозиготны по доминантному признаку, 50% - гетерозиготны, показывая доминантный признак в фенотипе ( генетические носители ), 25% - гомозиготны с рецессивным признаком и, следовательно, выражают рецессивный признак в фенотип. Генотипическое соотношение 1: 2: 1, фенотипическое соотношение 3: 1.

В случаях неполного доминирования такая же сегрегация аллелей имеет место в F ₂ -поколении, но и здесь фенотипы показывают соотношение 1: 2: 1, поскольку гетерозиготные отличаются по фенотипу от гомозиготных, потому что генетическая экспрессия одного Аллель лишь частично компенсирует отсутствующую экспрессию другого аллеля. Это приводит к промежуточному наследованию, которое позже было описано другими учеными.

Молекулярное доказательство сегрегации генов было впоследствии обнаружено путем наблюдения за мейозом двумя независимыми учеными, немецким ботаником Оскаром Хертвигом в 1876 году и бельгийским зоологом Эдуардом Ван Бенеденом в 1883 году. Большинство аллелей расположено в хромосомах в ядре клетки . Отцовские и материнские хромосомы разделяются в мейозе, потому что во время сперматогенеза хромосомы разделяются на четыре сперматозоиды, которые возникают из одной материнской сперматозоиды, а во время оогенеза хромосомы распределяются между полярными тельцами и яйцеклеткой . Каждый индивидуальный организм содержит по два аллеля для каждого признака. Они разделяются (отделяются) во время мейоза, так что каждая гамета содержит только один из аллелей. Когда гаметы объединяются в зиготу, аллели - одна от матери, другая от отца - передаются потомству. Таким образом, потомство получает пару аллелей признака, унаследовав гомологичные хромосомы от родительских организмов: по одному аллелю на каждый признак от каждого родителя. Гетерозиготные особи с доминантным признаком в фенотипе являются генетическими носителями рецессивного признака.

Закон независимого ассортимента

Когда родители гомозиготны по двум различным генетическим признакам ( 11SS и LL s _P s _P ), их дети в поколении F ₁ гетерозиготны по обоим локусам и демонстрируют только доминантные фенотипы ( L 1 S s _P ). P-поколение: каждый родитель обладает одним доминантным и одним рецессивным чистопородным признаком ( гомозиготный ). В этом примере, сплошной цвет пальто обозначаются S (доминирующий), Пегая пятнистость по ами _P (рецессивный), в то время как длина шерсти обозначаются L (короткий, доминантный) или л (длинный, рецессивный). Все особи одинаковы по генотипу и фенотипу. В поколении F ₂ встречаются все сочетания окраса шерсти и длины меха: 9 - короткошерстные с однотонным окрасом, 3 - короткошерстные с пятнами, 3 - длинношерстные с однотонным окрасом и 1 - длинношерстные с пятнами. Признаки наследуются независимо, поэтому могут возникать новые комбинации. Среднее соотношение числа фенотипов 9: 3: 3: 1

Например, 3 пары гомологичных хромосом допускают 8 возможных комбинаций, все с равной вероятностью перемещаются в гамету во время мейоза . Это основная причина самостоятельного ассортимента. Уравнение для определения количества возможных комбинаций при количестве гомологичных пар = 2 x (x = количество гомологичных пар)

Закон независимого ассортимента гласит, что аллели отдельных признаков передаются независимо друг от друга. То есть биологический отбор аллеля по одному признаку не имеет ничего общего с отбором аллеля по любому другому признаку. Мендель нашел подтверждение этому закону в своих экспериментах с дигибридным скрещиванием. В результате его моногибридных скрещиваний получилось идеализированное соотношение 3: 1 между доминантным и рецессивным фенотипами. Однако в дигибридных скрещиваниях он обнаружил соотношение 9: 3: 3: 1. Это показывает, что каждый из двух аллелей наследуется независимо от другого с фенотипическим соотношением 3: 1 для каждого.

Независимый ассортимент происходит у эукариотических организмов во время мейотической метафазы I и производит гамету со смесью хромосом организма. Физической основой независимого набора хромосом является случайная ориентация каждой двухвалентной хромосомы вдоль метафазной пластинки по отношению к другим двухвалентным хромосомам. Наряду с кроссинговером независимый ассортимент увеличивает генетическое разнообразие за счет создания новых генетических комбинаций.

Есть много отклонений от принципа независимого ассортимента из-за генетической связи .

Из 46 хромосом в нормальной диплоидной клетке человека половина происходит от матери (из материнского яйца ), а половина - от отца (из спермы отца ). Это происходит, поскольку половое размножение включает слияние двух гаплоидных гамет (яйцеклетки и сперматозоида) с образованием зиготы и нового организма, в котором каждая клетка имеет два набора хромосом (диплоид). Во время гаметогенеза нормальный набор из 46 хромосом должен быть уменьшен вдвое до 23, чтобы гарантировать, что полученная гаплоидная гамета может соединиться с другой гаплоидной гаметой с образованием диплоидного организма.

Менделирующая черта

Менделирующая черта - это черта, которая контролируется одним локусом в паттерне наследования. В таких случаях мутация в одном гене может вызвать заболевание, которое передается по наследству в соответствии с принципами Менделя. Доминирующие заболевания проявляются у гетерозиготных особей. Иногда рецессивные наследуются генетическими носителями незаметно . Примеры включают серповидно-клеточную анемию , болезнь Тея – Сакса , муковисцидоз и пигментную ксеродерму . Заболевание, контролируемое одним геном, контрастирует с многофакторным заболеванием, таким как болезнь сердца, на которую влияют несколько локусов (и окружающей среды), а также заболевания, унаследованные неменделирующим образом.

Неменделирующее наследование

После исследований и открытий Менделя делались все новые и новые открытия в области генетики. Сам Мендель сказал, что обнаруженные им закономерности применимы только к организмам и характеристикам, которые он сознательно выбрал для своих экспериментов. Мендель объяснил наследование дискретными факторами - генами, - которые передаются из поколения в поколение в соответствии с правилами вероятности. Законы Менделя действительны для всех организмов, размножающихся половым путем, включая горох и человека. Однако законы Менделя не позволяют объяснить некоторые закономерности генетической наследственности. Для большинства организмов, размножающихся половым путем, случаи, когда законы Менделя могут строго учитывать все модели наследования, относительно редки. Часто модели наследования более сложные.

Полигенное наследование, также известное как количественное наследование, относится к одному унаследованному фенотипическому признаку, который контролируется двумя или более различными генами.

В системе, которая отличается от менделевской генетика где моногенные признаки определяются различными аллелями одного ген полигенетические признаки могут отображать ряд возможных фенотипов, определяемых рядом различных генов и взаимодействиями между ними.

Черты, которые определяются полигенным наследованием, являются не просто следствием доминирования и рецессивности и не проявляют полное доминирование как в менделевской генетике, где один аллель доминирует или маскирует другого. Вместо, полигенные признаки экспонат неполное доминирование так что фенотип в потомстве представлена смесь фенотипов, отображаемых у родителей. Каждый из генов, который вносит вклад в полигенный признак, оказывает одинаковое влияние, и каждый из аллелей оказывает аддитивное влияние на исход фенотипа.

Из-за моделей режима наследования, физические черты, которые контролируются полигенным наследованием, такие как цвет волос, рост и кожа цвет, а также невидимые черты, такие как кровь Давление, интеллект, аутизм и долговечность происходят по непрерывному градиенту со многими вариациями количественных приращений.

Полигенное наследование не следует путать с последствиями, вызванными несколько аллелей, В случае нескольких аллелей ген содержит несколько разных вариантов аллелей в одном и том же локусе каждого хромосома Например, три разных аллеля, которые контролируют группу крови – A, B & O.

Вероятность того, что потомство унаследует определенную характеристику от своих родителей, может быть определена с помощью квадрата пуннета, однако в действительности может быть большое количество разных генов, контролирующих один признак фенотипа, поэтому это становится трудно продемонстрировать. К счастью, распределение фенотипов, определяемых посредством полигенного наследования, обычно вписывается в нормальное распределение вероятностей, при этом у большинства потомков обнаруживается промежуточный фенотип двух родителей.

Используя упрощенный пример полигенетического признака, контролируемого только тремя генами, это становится легче визуализировать.

Примеры полигенного наследования

Цвет кожи

Пигмент меланин отвечает за темное окрашивание кожи, и существует по крайней мере три гена, которые контролируют цвет кожи человека. Используя гипотетический пример, где производство меланина контролируется участвующими аллелями (обозначаемыми здесь как A, B и C), что приводит к темному цвету кожи, и, следовательно, светлый цвет кожи создается не способствующими аллелями (обозначаемым здесь как a, b и в) можно увидеть, как спектр разных цветов кожи может привести к потомству.

Здесь важно помнить, что при полигенном наследовании аллели не проявляют доминирования над другими, скорее, каждый способствующий аллель дает аддитивный эффект, а не маскирующий эффект, и поэтому способ взаимодействия аллелей отличается от такового в менделевской генетике. Аддитивный эффект означает, что каждый способствующий аллель производит одну единицу цвета.

В примере с использованием двух родителей, гетерозиготный для каждого из генов, продуцирующих меланин (AaBbCc x AaBbCc), можно увидеть, как аддитивные эффекты и комбинации аллелей приводят ко всем возможным генотипам.

В этом упрощенном примере имеется 64 возможных комбинации аллелей, в результате которых получается 7 различных оттенков кожи.

Тоны кожи, которые встречаются с наименьшей вероятностью, являются следствием полностью гомозиготных генотипов. Самый светлый цвет кожи, 0 (aabbcc), в котором отсутствуют какие-либо аллели, способствующие пигменту меланина, или самый темный цвет кожи, 6 (AABBCC), который содержит все возможные способствующие аллели; каждый из этих фенотипов встречается с вероятностью 1/64.

Поскольку количество способствующих аллелей изменяется в комбинациях аллелей, единицы пигмента меланина увеличиваются и уменьшаются; вероятность появления второго самого светлого или самого темного тона кожи (1 или 5) составляет 6/64, третьего самого светлого или самого темного тона кожи (2 или 4) составляет 15/64, а наиболее промежуточный тон кожи (3) является наиболее распространенным. в 20/64. Как показано на гистограмме выше, этот шаблон соответствует нормальному распределению.

Высота человека

Рост человека является чрезвычайно сложным паттерном наследования, поскольку его контролируют более 400 генов, поэтому крайне сложно предсказать, какой будет высота потомства; у двух невысоких родителей может быть высокий ребенок, тогда как у двух высоких родителей может быть невысокий ребенок, а у родителей совершенно разного роста может быть высокий, низкий или средний ребенок.

Кроме того, рост известен как многофакторная черта, что означает, что черта подвержена влиянию множества генов, а также влиянию окружающей среды. Например, факторы, относящиеся к общему здоровью растущего ребенка, такие как доступ к еде и подверженность болезням, могут существенно повлиять на конечный рост человека. Подавляющее большинство наших признаков являются многофакторными, поэтому зачастую трудно оценить влияние отдельных генов на возникающий фенотип

Менделевская генетика – Набор теорий, предложенных Грегором Менделем, которые пытаются объяснить закономерности наследования генетических характеристик на основе простых экспериментов по разведению с участием отдельных генов на парах хромосом.
Генотип – генетический состав человека организм,
Фенотип – Физические и биологические характеристики, выраженные в человеке в зависимости от их генотипа.
эпистаз – взаимодействия между отдельными генами, в которых один маскирует эффект другого.

викторина

1. При полигенном наследовании признаки определяются:A. Несколько аллелей в одном локусеB. Взаимодействие нескольких геновC. Два доминантных аллеля на генеD. Один ген маскируется другим

Ответ на вопрос № 1

В верно. Полигенные признаки определяются взаимодействиями между несколькими разными генами, которые демонстрируют неполное доминирование.

2. Сколько разных комбинаций аллелей можно получить от двух родителей, которые гетерозиготны по полигенному признаку, контролируемому тремя разными генами с двумя парами аллелей?A. 5B. 7C. 54D. 64

Ответ на вопрос № 2

D верно. Каждый родитель может дать 8 различных комбинаций аллелей (ABC, ABc, AbC, aBC, Abc, aBc, abC, abc), поэтому два родителя вместе могут создать 64 различные комбинации, что приведет к 7 возможным различным фенотипам.

3. Какой из следующих фенотипов вряд ли будет многофакторной чертой, подверженной влиянию окружающей среды?A. Риск рака легкихB. Синдром ДаунаC. Высокая масса телаD. Шизофрения

Ответ на вопрос № 3

В верно. Возникновение синдрома Дауна у человека, скорее всего, будет определяться в основном генетическими факторами, так как это состояние с рождения, в то время как на другие состояния, вероятно, будут влиять его воспитание или окружение.

Цель: изучить основные этапы органического мира на планете Земля.

Темы для докладов:

Учение о микроэволюции и видообразовании.

Динамика популяций: закон Харди-Вайнберга.

Макроэволюция. Результаты макроэволюции.

Элементарные факторы эволюции.

Формы естественного отбора.

Вид. Критерии вида.

Идиоадаптация. Приспособленность организмов к среде обитания.

Гипотеза нейтральности молекулярной эволюции.

Антидарвиновские концепции эволюции.

Литература для подготовки к занятию:

Пехов А.П. Биология с основами экологии: учебник. – С.Пб.: Изд-во Лань, 2007. – 688с.

Тейлор Д, Грин Н., Стаут У. Биология: в 3х тт. Т.3. - М.: Мир, 2008.- 451 с.

Колесников С.И. Биология с основами экологии. – Ростов на Дону. Феникс. 2004. – 224 с.

Северцов А.С. Направленность эволюции. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990

Северцов А.С. Основные теории эволюции. М.: изд-во МГУ, 1987

Яблоков А.В., Юсуфов А.Г. Эволюционное учение. М., 2003.

Вопросы для подготовки к занятию:

Критерии вида, их характеристика.

Почему современную теорию эволюции называют синтетической?

Изменчивость, ее виды.

Виды мутаций, их причины.

Роль мутаций в эволюции органического мира и селекции.

Закономерности модификационной изменчивости

Определения качественных, количественных признаков, нормы реакции.

Почему наследственная изменчивость – движущая сила эволюции?

Движущие силы эволюции, их роль в образовании новых видов.

Почему элементарной единицей эволюции является популяция?

Тема 5. Аллельное и неаллельное взаимодействие генов. Наследование пола. Сцепленное наследование (решение генетических задач). (2 часа)

Цель: Понять сущность и научиться решать задачи на взаимодействие генов и задачи на сцепленное наследование.

Задачи для работы:

Аллельное взаимодействие генов.

1. У человека умение владеть преимущественно правой рукой доминирует над умением владеть преимущественно левой рукой. Мужчина правша, мать которого была левшой, женился на женщине правше, имевшей трех братьев и сестер, двое из которых - левши. Определите возможные генотипы женщины и вероятность того, что дети, родившиеся от этого брака, будут левшами.

2. Фенилкетонурия (нарушение обмена фенилаламина, в результате которого развивается слабоумие) наследуется как рецессивный признак. Какими могут быть дети в семье, где родители гетерозиготны по этому признаку?

3. У человека некоторые формы близорукости доминируют над нормальным зрением, а цвет карих глаз над голубыми. Гены обеих пар не сцеплены. Какое потомство можно ожидать от брака гетерозиготных по обоим признакам родителей? Какое потомство можно ожидать от брака гетерозиготного мужчины с женщиной, имеющей голубые глаза и нормальное зрение?

1. Голубоглазый мужчина, родители которого имели карие глаза, женился на кареглазой женщине, у отца которой глаза были голубые , а у матери – карие. Какое потомство можно ожидать от этого брака, если известно, что ген карих глаз доминирует над геном голубых?

2. У человека ген, вызывающий одну из форм наследственной глухонемоты, рецессивен по отношению к гену нормального слуха. Какое потомство можно ожидать от брака гетерозиготных родителей?

3. У человека ген карих глаз доминирует над голубыми глазами, а умение владеть преимущественно правой рукой – над леворукостью. Обе пары генов расположены в разных хромосомах. Какими могут быть дети, если родители их гетерозиготны? Какие могут быть дети, если отец левша, но гетерозиготен по цвету глаз, а мать голубоглазая, но гетерозиготная в отношении умения владеть руками.

1. У человека ген полидактилии (шестипалость) доминирует над нормальным строением кисти. Определите вероятность рождения шестипалых детей в семье, где оба родителя гетерозиготны. В семье, где один из родителей имеет нормальное строение кисти, а второй – шестипалый, родился ребенок с нормальным строением кисти. Какова вероятность рождения следующего ребенка тоже без аномалии?

2. Миоплегия (периодические параличи) передаются по наследству как доминантный признак. Определите вероятность рождения детей с аномалиями в семье, где отец гетерозиготен, а мать не страдает миоплегией.

3. В семье, где родители хорошо слышали и имели – один гладкие волосы, а другой вьющиеся, родился глухой ребенок с гладкими волосами. Их второй ребенок хорошо слышал и имел вьющиеся волосы. Какова вероятность дальнейшего появления глухих детей с вьющимися волосами в семье, если известно, что ген вьющихся волос доминирует над гладкими, а глухота – признак рецессивный и обе пары генов находятся в разных хромосомах?

2. У человека ген, вызывающий одну из форм наследственной глухонемоты, рецессивен по отношению к гену нормального слуха. От брака глухонемой женщины с нормальным мужчиной родился глухонемой ребенок. Определите генотипы родителей.

3. В семье, где родители хорошо слышали и имели – один голубые глаза, а другой карие, родился глухой ребенок с голубыми глазами. Их второй ребенок хорошо слышал и имел карие глаза. Какова вероятность дальнейшего появления глухих детей с карими глазами в семье, если известно, что ген карих глаз доминирует над голубыми, а глухота – признак рецессивный и обе пары генов находятся в разных хромосомах?

Неаллельное взаимодействие генов.

1 (комплементарность). Изучаются 2 пары неаллельных несцепленных генов, определяющих окраску меха у горностая. Доминантный ген одной пары (А) определяет черный цвет, а его рецессивный аллель (а) – голубую окраску. Доминантный ген другой пары (В) способствует проявлению пигментации организма, его рецессивный аллель (в) не синтезирует пигмент. При скрещивании черных особей между собой в потомстве оказались особи с голубой окраской меха, черные и альбиносы. Проанализировать генотипы родителей и теоретическое соотношение в потомстве.

2 (кодоминирование). В одной семье установлено, что отец имеет IV (АВ) группу крови по системе АВ0, а мать - I (00). Какие группы крови могут иметь их дети?

3 (доминантный эпистаз). Белое оперение определяется двумя парами несцепленных неаллельных генов. В одной паре доминантный ген определяет окрашенное оперение, рецессивный – белое. В другой паре доминантный ген определяет окраску, рецессивный не подавляет окраску. Определить расщепление по фенотипу в F₂ при скрещивании белых птиц, имеющих генотип CCII, с белыми птицами имеющих генотип ccii.

1 (комплементарность). В первом поколении от скрещивания зеленого и белого волнистых попугайчиков все потомство оказалось зеленым. Во втором поколении получилось 28 зеленых, 8 желтых, 9 голубых, 3 белых попугаев. Каковы генотипы родителей и потомков. Установить тип взаимодействия генов.

2. (кодоминирование) Определите вероятность рождения детей с разными группами крови в браке мужчины со II (А) группой крови и женщины с III (В) группой крови, отцы которых имели I (О) группу крови.

3 (доминантный эпистаз). При скрещивании кур породы белый леггорн ААВВ с петухом породы белый плимутрок аавв в F₂ наряду с белыми появляются окрашенные цыплята в соотношении примерно 13 белых и 3 черных. В этом случае доминантный ген В проявляется ингибитором доминантного гена окраски оперения. Определите тип наследования.

1 (комплементарность). У божьих коровок с красными спинками были дети с оранжевыми спинками, которые скрестились между собой. Среди второго поколения наблюдалось расщепление: 175 оранжевых, 119 – красных, 21-желтая. Как наследуется окраска спинки у божьих коровок? Какие генотипы у всех описанных поколениях?.

2. (кодоминирование). В родильном доме перепутали двух мальчиков. Родители одного из них имеют I и II группы крови, родители другого – II и IV группы крови. Определите, кто чей сын.

3 (доминантный эпистаз). У овса цвет зерен определяется двумя парами неаллельных несцепленных генов. Доминантный ген одной пары (А) определяет черный цвет, другой доминантный ген (В) – серый цвет. Ген черного цвета подавляет ген серого цвета. Оба рецессивных аллеля определяют белый цвет зерен. При опылении дигетерозиготных организмов в потомстве оказались растения с черными, черными и белыми зернами. Определить генотипы родительских организмов и фенотипическое соотношение в потомстве.

1 (комплементарность). У душистого горошка окраска цветов проявляется только при наличии двух доминантных генов А и В . Если в генотипе имеется только один доминантный ген , то окраска не развивается. Какое потомство F₁ и F₂ получается от скрещивания растений с генотипами ААвв и ааВВ.

2. (кодоминирование). У мальчика I группа крови, а у его сестры- IV. Определите группы крови их

3 (доминантный эпистаз). Наследование окраски оперения у кур определяется двумя парами неаллельных несцепленных генов, расположенных в аутосоме. Доминантный ген одной пары (А) определяет синтез пигмента меланина, что обеспечивает наличие окраски, а его рецессивный аллель (а) не приводит к синтезу пигмента и куры оказываются белыми (перьевой альбинизм). Доминантный ген другой пары (В) подавляет действие генов первой пары, в результате чего синтез пигмента не происходит, и куры также становятся альбиносами. Его рецессивный аллель (в) подавляющего действия не оказывает. Скрещиваются два организма гетерозиготные по 2 парам аллелей. Определить в потомстве соотношение кур с окрашенным оперением и альбиносов.

Литература для подготовки к занятию:

Пехов А.П. Биология с основами экологии: учебник. – С.Пб.: Изд-во Лань, 2007. – 688 с.

Билич Г.Л., Крыжановский В.А. Биология: Полный курс в 3-х т. – М.: ОНИКС 21 век. – 2002. – 544 с.

Тейлор Д, Грин Н., Стаут У. Биология: в 3х тт. Т.3. - М.: Мир, 2008.- 451 с.

Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяции: Учебное пособие для вузов. - М.: Академкнига, 2003. – 431 с.

Вопросы для подготовки к занятию:

Что такое наследственность?

Основные понятия и термины генетики (доминантность, рецессивность, гомо - и гетерозиготность, генотип, фенотип, аллель).

Закономерности наследования при моногибридном скрещивании и его цитологическая основа.

Закономерности наследования при дигибридном скрещивании и его цитологическая основа

Универсальны ли законы Г. Менделя и применимы ли они к человеку?

Что такое анализирующее скрещивание и какова его роль?

Можно ли предсказать наследование признака, контролируемого двумя аллелями?

Что такое наследственность, сцепленная с полом?

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Читайте также: