Почему попытки многих ученых пытавшихся определить закономерности наследования признаков до менделя
Обновлено: 02.07.2024
Какой основной метод изучения наследственности он разработал?
Мы наследуем от своих родителей не только цвет глаз и волос, форму носа и группу крови. Мы наследуем черты темперамента и особенности движений, склонность к изучению языков и способность к математике. Мы рождаемся на свет, имея свой уникальный наследственный материал, ту программу, на основе которой под влиянием факторов внешней среды мы станем такими, какие мы есть – неповторимые и в то же время похожие на предыдущие поколения.
Наследственность и изменчивость – два свойства живых организмов, неразрывно связанные друг с другом как две стороны одной медали. Закономерности наследственности и изменчивости изучает одна из самых важных областей биологии – генетика.
Наследственность – это способность живых организмов передавать свои признаки, свойства и особенности развития следующему поколению. Наследственность обеспечивает материальную и функциональную преемственность между поколениями, сохраняя определённый порядок в природе. Некоторые виды могут оставаться относительно неизменными на протяжении сотен миллионов лет. Например, многие современные акулы мало чем отличаются от акул, живших в раннем меловом периоде более 130 млн лет тому назад.
Клетки организмов не содержат готовых признаков взрослой особи, наследование признаков происходит на молекулярном уровне. Основными структурами, которые обеспечивают материальную основу наследственности, являются хромосомы. Строго говоря, мы наследуем не свойства, а генетическую информацию. Элементарной структурной единицей наследственности является ген – участок ДНК, содержащий информацию о структуре одного белка, тРНК или рРНК. Генотип – это сумма всех генов организма, т. е. совокупность всех наследственных задатков.
Изменчивость – свойство, противоположное наследственности. Оно заключается в способности живых организмов приобретать в процессе индивидуального развития отличия от других особей своего и других видов.
Совокупность свойств и признаков организма, которые являются результатом взаимодействия генотипа особи и окружающей среды, называют фенотипом. Мы рождаемся с определённым цветом кожи, но стоит нам летом съездить в более южные края, как наша кожа приобретает смуглый оттенок. С возрастом светлеет радужка глаз и седеют волосы. Перенесённые в детстве болезни могут нарушить рост или развитие каких-то органов. Реализация наследственной информации находится под постоянным давлением факторов окружающей среды. Однако следует отметить, что существуют признаки, проявление которых не зависит от влияния внешней среды. Где бы мы ни жили: на севере или на юге, как бы нас ни кормили в детстве и какими бы болезнями мы ни болели, группа крови, с которой мы родились, останется неизменной на протяжении всей жизни.
У истоков генетики. Основные закономерности наследования признаков впервые были описаны во второй половине XIX в. австрийским учёным Грегором Менделем (1822–1884). Мендель не был первым учёным, который пытался ответить на вопрос: как передаются из поколения в поколение свойства и признаки? Многие исследователи до него скрещивали разнообразные организмы, стараясь увидеть какую-то систему в получаемых результатах. Стремясь добиться успеха как можно быстрее, исследователи скрещивали разные виды, получая при этом бесплодное потомство, брали для изучения сложные, трудно определяемые признаки, не вели точных математических подсчётов.
Рассмотрим основные особенности работы Менделя, которые позволили ему добиться успеха:
– в качестве экспериментальных растений Мендель использовал разные сорта посевного гороха, поэтому потомство, получаемое в таких внутривидовых скрещиваниях, было плодовито;
– горох – самоопыляющееся растение, т. е. цветок защищён от случайного попадания посторонней пыльцы; при постановке нужного скрещивания Мендель удалял тычинки, чтобы исключить возможность самоопыления, а затем кисточкой переносил на пестик пыльцу другого родительского растения;
– горох неприхотлив и имеет высокую плодовитость;
– при обработке получаемых данных Мендель вёл строгий математический учёт фенотипов всех растений и семян.
В течение восьми лет Мендель экспериментировал с 22 сортами гороха, которые отличались друг от друга по семи признакам. За это время он изучил в общей сложности более 10 тыс. растений. Скрещивая различные организмы и исследуя получаемое потомство, Мендель, по сути, разработал основной и специфический метод генетики. Гибридологический метод – это система скрещиваний в ряду поколений, дающая возможность при половом размножении анализировать наследование отдельных свойств и признаков организмов, а также обнаруживать возникновение наследственных изменений.
Работа Менделя значительно опередила уровень развития науки того времени. Лишь когда в 1900 г. сразу в трёх лабораториях открыли заново закономерности наследования, учёный мир вспомнил, что 35 лет тому назад они уже были сформулированы. 1900 год считается годом рождения генетики, но закономерности, установленные в своё время Грегором Менделем, справедливо носят его имя.
Вопросы для повторения и задания
2. Кто впервые открыл закономерности наследования признаков?
3. На каких растениях проводил опыты Г. Мендель? Докажите, что выбранные учёным растения были оптимальным объектом в данных экспериментах.
4. Благодаря каким особенностям организации работы Г. Менделю удалось открыть законы наследования признаков?
Подумайте! Выполните!
1. До Г. Менделя многие исследователи предпринимали попытки установить закономерности наследования признаков от родителей к детям. Однако все они заканчивались неудачно. Как вы можете это объяснить?
2. Опишите фенотипы известных всем современников (актёров театра и кино, эстрадных артистов, политических деятелей и др.). Предложите одноклассникам по описанию определить человека.
Работа с компьютером
Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Колибри острова Хуан Фернандес как пример изменчивости и естественного отбора
Колибри острова Хуан Фернандес как пример изменчивости и естественного отбора Три вида колибри островов Хуан Фернандес и Мас-а-Фуэра обладают некоторыми в высшей степени замечательными особенностями. Они образуют особый род Eustephanus, один вид которого встречается как в
12. Молекулы наследственности и микробы
12. Молекулы наследственности и микробы Каждая живая клетка представляет собой микрокосмос, в котором нуклеиновая кислота выступает в качестве диктатора, обычно к нам благоволящего; но в случае рака она становится деспотом-садистом, а в вирусных частицах —
Причины изменчивости.
Причины изменчивости. Когда мы сравниваем особей одной и той же разновидности или под-разновидности наших издревле разводимых растений и животных, нас прежде всего поражает то обстоятельство, что они вообще больше различаются между собой, чем особи любого вида или
Часть, чрезмерно или исключительным образом развитая у какого-нибудь вида по сравнению с этой же частью у близких видов, обнаруживает наклонность к сильной изменчивости.
Часть, чрезмерно или исключительным образом развитая у какого-нибудь вида по сравнению с этой же частью у близких видов, обнаруживает наклонность к сильной изменчивости. Несколько лот назад я был очень поражен одним замечанием в этом смысле, сделанным м-ром Уотерхаучом.
Взаимодействие наследственности и среды
Взаимодействие наследственности и среды Иногда спрашивают: что важнее — наследственность или окружающая среда? На этот вопрос не так легко ответить. Если под этим подразумевать, чт? имеет наибольшую силу воздействия, то и тогда следует ограничиться частными случаями.
Менделевские законы наследственности
Менделевские законы наследственности Законы передачи наследственных факторов, установленные Менделем на растении, применимы и к человеку. Предположим, что рыжеволосая женщина вышла замуж за брюнета и все их дети будут брюнетами (при условии что мужчина не является
Глава 4. Закономерности наследственности
Глава 4. Закономерности наследственности Ключевой проблемой биологии, по-видимому, можно считать вопрос о том, как увековечивает свой опыт живая материя. М. Дельбрюк (1906–1981), американский генетик, лауреат Нобелевской премии 1969 г. Общебиологическое значение генетики
Самуэль Ганеман — основоположник гомеопатии
Самуэль Ганеман — основоположник гомеопатии В сознании каждого человека гомеопатический метод лечения неразрывно связан с именем его основателя — гениального немецкого врача Самуэля Ганемана, одного из величайших мыслителей в истории медицины. Его имя по праву стоит
Что изучает наука генетика?
Что изучает наука генетика? Генетика – это наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. В зависимости от объекта исследования выделяют генетику растений, генетику животных, генетику микроорганизмов, генетику человека и т. д., а в
Благодаря какой случайности Грегор Мендель был заслуженно признан основоположником учения о наследственности?
Благодаря какой случайности Грегор Мендель был заслуженно признан основоположником учения о наследственности? В середине XIX века австрийский монах и ботаник-любитель Грегор Мендель (1822–1884) проводил опыты по скрещиванию (посредством искусственного опыления) растений
Тема 4. Закономерности наследственности
Тема 4. Закономерности наследственности Не беда появиться на свет в утином гнезде, если ты вылупился из лебединого яйца. Г. Х. Андерсен (1805–1875), датский писатель Общебиологическое значение генетики вытекает из того, что законы наследственности справедливы для всех
27. Хромосомная теория наследственности
27. Хромосомная теория наследственности Вспомните!Что такое хромосомы?Какую функцию они выполняют в клетке и в организме в целом?Какие события происходят в профазе I мейотического деления?В середине XIX в., когда Г. Мендель проводил свои эксперименты и формулировал
Гипермаркет знаний>>Биология>>Биология 9 класс>> Закономерности наследования признаков, установленные Г. Менделем
Закономерности наследования признаков, установленные Г. Менделем.
1. У каких организмов только одна кольцевая хромосома?
2. Что такое гибрид?
Генетика — наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости живых организмов.
Наследственность — это свойство всех живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение.
Изменчивость — свойство всех живых организмов приобретать в процессе индивидуального развития новые признаки. Элементарные единицы наследственности — гены — представляют собой участки ДНК хромосом.
Гибридологический метод.
Основой замечательной работы Г. Менделя был так называемый гибридологический метод. Суть этого метода заключается в скрещивании (гибридизации) организмов, отличающихся друг от друга какими-либо признаками, и в последующем анализе характера наследования этих признаков у потомства. Гибридологический метод до сих пор лежит в основе исследований всех генетиков.
Ставя опыты, Мендель придерживался нескольких правил.
Во-первых, работая с садовым горохом, он использовал лля скрещивания растения, которые относились к различным сортам. Так, например, у одного сорта горошины всегда были желтые, а у другого — всегда зеленые. Так как горох самоопыляемое растение, то в природных условиях эти сорта не смешиваются. Такие сорта называют чистыми линиями.
Во-вторых, чтобы получить больше материала для анализа законов наследственности, Мендель работал не с одной, а с несколькими родительскими парами гороха.
В-третьих, Мендель намеренно упростил задачу, наблюдая за наследованием не всех признаков гороха сразу, а только одной их пары. Для своих опытов он изначально выбрал пвет семян гороха — горошин. В тех случаях, когда родительские организмы различаются лишь по одному признаку например, только по цвету семян или только по форме семян), скрещивание называют моногибридным.
В-четвертых, имея математическое образование, Мендель применил для обработки данных количественные методы: он не просто замечал, каков цвет семян гороха у потомства, но и точно подсчитывал, сколько таких семян появилось.
Надо добавить, что Мендель очень удачно выбрал для опытов горох. Горох легко выращивать, в условиях Чехии он размножается несколько раз в год, сорта гороха отличаются пруг от друга рядом хорошо заметных признаков, и, наконец, з природе горох самоопыляем, но в эксперименте это самоопыление легко предотвратить, и экспериментатор может опылять растение пыльцой с другого растения, т. е. перекрестно.
Если пользоваться терминами, появившимися через много лет после работ Менделя, то можно сказать, что клетки растений гороха одного сорта содержат по два гена только желтой окраски, а гены растений другого сорта — по два гена только зеленой окраски. Гены, ответственные за развитие одного признака (например, цвета семян), получили название аллелъных генов. Если организм содержит два одинаковых аллельных гена (например, оба гена зеленого цвета :емян или, наоборот, оба гена желтизны семян), то такие организмы называют гомозиготными. Если же аллельные гены различны (т. е. один из них определяет желтую, а другой — зеленую окраску семян), то такие организмы называют гетерозиготными. Чистые линии образованы гомозиготными растениями, поэтому при самоопылении они всегда воспроизводят один вариант проявления признака. В опытах Менделя это был один из двух возможных цветов семян гороха — или всегда желтый, или всегда зеленый.
(Не будем забывать, что в те годы, когда Мендель ставил свои эксперименты, о генах, хромосомах, митозе и мейозе не было известно ничего!)
Единообразие гибридов первого поколения. Искусственно скрещивая растения гороха с желтыми горошинами с растениями, имеющими зеленые горошины (т. е. проводя моногибридное скрещивание), Мендель убедился, что все семена потомков-гибридов будут желтого цвета. Такое же явление он наблюдал в опыте при скрещивании растений с гладкими и морщинистыми семенами - все гибридные растения имели гладкие семена.
Проявляющийся у гибридов признак (желтизну семян или гладкость семян) Мендель назвал доминантным, а подавляемый признак (т. е. зеленый цвет семян или морщинистость семян) — рецессивным. Доминантный признак принято обозначать большой буквой (А, В, С), а рецессивный — маленькой (а, в, с).
На основании этих данных Мендель сформулировал правило единообразия гибридов первого поколения: при скрещивании двух гомозиготных организмов, отличающихся друг от друга одним признаком, все гибриды первого поколения будут иметь признак одного из родителей, и поколение по данному признаку будет единообразным.
Из семян, полученных в первом поколении, Мендель вырастил растения гороха и снова скрестил их между собой. У растений второго поколения большинство горошин были желтого цвета, но встречались и зеленые горошины. Всего от нескольких скрещиваемых пар растений Мендель получил 6022 желтых и 2001 зеленых горошин. Легко сосчитать, чтс 3/4 гибридных семян имели желтую окраску и ¼ зеленую. Явление, при котором скрещивание приводит к образованию потомства частично с доминантными, частично с рецессивными признаками, получило название расщепления.
Опыты с другими признаками подтвердили эти результаты, и Мендель сформулировал правило расщепления: при скрещивании двух потомков (гибридов) первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление и снова появляются особи с рецессивными признаками; эти особи составляют одну четвертую часть от всего числа потомков второго поколения.
Как же объяснить закономерности генетики с позиций современной науки?
Цитологические основы закономерностей наследования при моногибридном скрещивании. Изобразим моногибридное скрещивание в виде схемы. Символ 0 обозначает женскую особь, символ 0 мужскую, х — скрещивание, Р — родительское поколение, F1— первое поколение потомков, F2— второе поколение потомков, А — ген, отвечающий за доминантный желтый цвет, а — ген, отвечающий за рецессивный зеленый цвет семян гороха (рис. 50).
Из рисунка видно, что в каждой гамете родительских особей будет по одному гену (вспомните мейоз): в одном случае А, в другом — а. Таким образом, в первом поколении все соматические клетки будут гетерозиготными — Аа. В свою счередь, гибриды первого поколения с равной вероятностью могут образовывать гаметы А или а.
Случайные комбинации этих гамет при половом процессе могут дать следующие варианты: АА, Аа, аА, аа. Первые три растения, содержащие ген А, по правилу доминирования будут иметь желтые горошины, а четвертое — рецессивная гомозигота аа —- будет иметь зеленые горошины.
Гибридологический метод. Чистые линии. Моногибридные скрещивания. Аллельные гены. Гомозиготные и гетерозиготные организмы. Доминантные и рецессивные признаки. Расщепление. Закон чистоты гамет.
1. Каких правил придерживался Г. Мендель при проведении своих опытов?
2. Почему для опытов Г. Менделя был удачным выбор гороха?
3. Какие гены называются аллельными?
4. Чем гомозиготный организм отличается от гетерозиготного?
5. В чем суть гибридологического метода?
6. Сформулируйте закон чистоты гамет.
7. Что такое моногибридное скрещивание?
8. Какой признак называется доминантным? рецессивным?
9. В чем суть правила единообразия гибридов первого поколения? Проиллюстрируйте своё ответ схемой.
10. Сформулируйте правило расщепления. Нарисуйте схему скрещивания гибридов первого поколения.
Онлайн библиотека с учениками и книгами, плани-конспекти уроков с Биологии 9 класса, книги и учебники согласно календарного плана планирование Биологии 9 класса
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Закономерности наследования признаков
1. Открытие Г. Менделем законов независимого наследования.
- ? – Почему Мендель, не будучи биологом, открыл законы наследования, хотя до него это пытались сделать много талантливых учёных?
(История генетики – повторить!)
Научный период генетики начался с 1900 г. , когда были переоткрыты законы Менделя.
Г. Мендель ввёл символы: А – для доминантного, а – для рецессивного признака в гомозиготном и гетерозиготном состоянии.
Доминантный признак – преобладающий признак, проявляется в гомозиготном и гетерозиготном состоянии определяющего его гена и подавляющий развитие другого признака.
Рецессивный признак – признак, передаваемый по наследству, но не проявляющийся в гетерозиготном состоянии определяющего его гена.
(Законы Менделя и их цитологические основы повторить).
Законы наследования носят универсальный характер и не зависят от систематического положения организма и сложности его строения. Используя формулу расщепления, можно рассчитать численность и сорт образующихся гамет и возможных вариантов их сочетаний при оплодотворении у гибридов.
2. Доминантные и рецессивные признаки у человека.
Наследственность человека подчиняется тем же биологическим закономерностям, что и наследственность всех живых существ. У человека, как и у других организмов, размножающихся половым путём, встречаются доминирующие и рецессивные признаки.
В силу целого ряда причин наследственность человека трудно поддаётся изучению:
1. Невозможность постановки экспериментов по скрещиванию, подбор родительских пар и др.;
2. Медленная смена поколений и небольшое число детей в каждой семье;
3. Большое число хромосом и генов;
4. Биологическая и социальная ценность каждого индивидуума.
Гибридологический анализ неприменим к человеку.
Наследование некоторых признаков было описано ещё в 18 веке. Современная антропогенетика пока имеет сведения не обо всех, а о редко встречающихся признаках, многие из которых наследуются по законам Менделя.
3. Основные понятия, используемые при скрещивании.
Гомозигота – диплоидная клетка (особь), имеющая в гомологичных хромосомах одинаковые аллели данного гена (доминантная – АА, рецессивная – аа) и не дающая расщепления.
Гетерозигота – диплоидная клетка (особь),имеющая в гомологичных хромосомах разные аллели данного гена (Аа) и дающая расщепление.
Самцы и самки большинства организмов различаются хромосомным набором соматических и половых клеток. Одинаковые (идентичные) хромосомы в кариотипе клеток мужчин и женщин – аутосомы и разные (неидентичные) хромосомы – гетеросомы (аллосомы), или половые хромосомы. При определении пола у человека клетки женщин содержат гомологичные, одинаковые половые хромосомы и могут быть гомозиготны или гетерозиготны по генам, расположенным в половых хромосомах ХХ, а мужчины гемизиготны (от греч. геми – полу), у них разные половые хромосомы, т. е. они имеют одну Х-хромосому, а другую Y -хромосому. Таким образом, в состав нормальных кариотипов мужчин и женщин входит 44 аутосомы и 2 аллосомы: пары Х-хромосом у женщин и Х Y -хромосом у мужчин. Цитогенетики показали, что при сперматогенезе аллосомы Х и Y либо совсем не конъюгируют, либо соединяются лишь одним концом. Поэтому наследование признаков, гены которых расположены в половых хромосомах, происходит по-разному у женщин и мужчин.
Наследственными факторами, передаваемыми родителями потомству, являются гены. Пара генов, отвечающих за проявление альтернативных (взаимоисключающих) признаков, называется аллельные гены (аллель).
Аллельные гены (аллель) – пара генов (Аа), расположенных в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и контролирующих развитие альтернативных признаков.
Неаллельные гены лежат в разных локусах гомологичных хромосом или в разных хромосомах и отвечают за проявление разных признаков.
Аллель от греч. allelon – другой, иной – одна из двух и более альтернативных форм гена, имеющая определённую локализацию на хромосоме и уникальную последовательность нуклеотидов.
4. Механизм передачи потомству качественных характеристик.
Передачу потомству качественных характеристик лучше рассматривать сначала на наиболее простых случаях. Таковым является наследование, зависящее от одного гена - моногенное наследование и передающееся по законам Менделя. Например, система резус-фактора крови.
Критерии родословных аутосомно-доминантного типа наследования:
· каждый ребёнок родителя, больного А-Д заболеванием, имеет 50%-ный риск унаследовать его;
· непоражённые дети больных родителей свободны от мутантного гена и имеют здоровых детей;
Критерии родословных аутосомно-рецессивного типа наследования:
· больные дети рождаются у здоровых фенотипически родителей, которые являются гетерозиготными носителями патологического гена;
· заболевание не зависит от пола ребёнка;
· повторный риск рождения ребёнка с А-Р заболеванием составляет 25%;
· в браке двух поражённых родителей все дети будут больны.
· в браке поражённого индивида и гетерозиготного носителя того же мутантного аллеля риск для будущих детей составит 50% (псевдодоминирование).
По А-Р типу наследуется абсолютное большинство наследственных заболеваний обмена веществ (ферментопатий).
3). Наследование, сцепленное с Х-хромосомой.
Гены, локализованные в половых хромосомах, по-разному распределяются у мужчин и женщин. У женщин имеются две Х-хромосомы и она, унаследовав патологический аллель, будет гетерозиготной, а мужчина – гемизиготным. Этим определяются основные различия в частоте и тяжести поражения различных полов при Х-сцепленном наследовании, как доминантном, так и рецессивном.
Доминантный Х-сцепленный тип наследования - это наследование доминантных признаков, детерминированных генами, сцепленными с Х-хромосомой. Заболевания встречаются в 2 раза чаще у женщин, чем у мужчин. Больные мужчины передают аномальный ген Х А всем своим дочерям и не передают сыновьям. Больная женщина передаёт Х-сцепленный доминантный ген Х А половине своих детей независимо от пола.
Критерии родословных Х-сцепленного доминантного типа наследования:
· болезнь встречается у женщин в родословных примерно в 2 раза чаще;
· больной мужчина передаёт мутантный аллель всем своим дочерям и не передаёт сыновьям, поскольку последние получают от отца Y -хромосому;
· больные женщины передают мутантный аллель 50% своих детей независимо от пола
· женщины в случае болезни страдают менее тяжело – они гетерозиготны, чем мужчины – они гемизиготны.
При крайней степени выраженности индивиды женского пола - больные живут, мужского пола гибнут ещё внутриутробно.
Рецессивный Х-сцепленный тип наследования - это наследование рецессивных признаков, детерминированных генами, сцепленными с Х-хромосомой. Заболевание или признак всегда проявляется у мужчин, имеющих соответствующий ген Х а , а у женщин – только в случаях гомозиготного состояния при генотипе Х а Х а (что наблюдается крайне редко).
Критерии родословных Х-сцепленного рецессивного типа наследования:
· заболевание встречается в основном у лиц мужского пола;
· признак передаётся от больного отца через его фенотипически здоровых дочерей половине его внуков;
· заболевание никогда не передаётся от отца к сыну;
· в браке женщины-носительницы с больным мужчиной 50% дочерей будут больны, 50% дочерей будут носителями, 50% сыновей также будут больны, а 50% сыновей – здоровые.
Y
-сцепленное, или голандрическое, наследование.
В этой хромосоме локализованы около 20 генов, определяющих развитие семенников, отвечающие за сперматогенез, контролирующие интенсивность роста, определяющие оволосение ушной раковины, средних фаланг кистей и др. Признак передаётся от отца только мальчикам. Патологические мутации, обусловливающие нарушение формирования семенников или сперматогенеза, не наследуются в связи со стерильностью их носителей.
4). Митохондриальная или цитоплазматическая наследственность.
Кольцевая молекула ДНК митохондрий содержит 16 569 тыс. пар оснований. Митохондрии наследуются ребёнком от матери с цитоплазмой ооцитов, поэтому заболевание передаётся от матери всем детям независимо от пола ребёнка; больные отцы не передают заболевание детям, все дети будут здоровыми и передача заболевания прекращается. Мутации митохондриальной ДНК обнаруживаются при около 30 различных заболеваний: атрофия зрительного нерва (синдром Лебера), митохондриальная миоэнцефалопатия и др.
6. Генотип. Фенотип.
Доминирование приводит к тому, что по наблюдаемому признаку не всегда можно судить о генетической структуре организма, т. е. о его генах и генотипе.
Ген – независимо комбинирующаяся дискретная материальная единица наследственности (участок ДНК), ответственная за развитие одного признака (одного белка).
Генотип – двойной набор генов, наследственная конституция особи, программа, определяющая развитие особи. Формулы АА, Аа, аа выражают генотип организма, причём генотипы АА и Аа имеют одинаковые фены и фенотип.
Фен (признак) – какое либо качество организма, по которому можно отличить один организм от другого.
Фенотип – совокупность признаков и свойств организма, формирующихся в результате взаимодействия генотипа с окружающей средой.
Расщепление по генотипу и фенотипу как правило не совпадает.
Форма взаимодействия аллельных генов доминантность и рецессивность часто упрощена. Есть факты, указывающие на существование других форм межгенных взаимоотношений в системе генотипа.
1) Взаимодействие аллельных генов : полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование (например, при наследовании IV группы крови АВ).
2) Взаимодействие неаллельных генов : комплементарность, эпистаз, полимерия, плейотропия).
При полном доминировании рецессивный аллель полностью подавляется доминантным, при неполном доминировании фенотип имеет среднюю степень выраженности признака между рецессивным и доминантным – промежуточный характер наследования признака. Кодоминирование рассматривается при множественном аллелизме.
7. Множественные аллели. Наследование групп крови.
Множественный аллелизм – это явление, когда один признак (проявляющийся в нескольких формах) контролируется не одной парой аллельных генов, а несколькими аллелями генов, т. е. существует несколько аллеломорфных состояний одного гена, среди которых могут быть несколько доминантных или рецессивных аллелей.
Пример: наследование групп крови у человека контролируется геном Ii (изогемагглютиноген), представленным тремя аллелями – А, В, О. Аллели А и В – доминантные, О – рецессивный.
Группы крови системы АВО открыты в начале ХХ века австрийским учёным К. Ландштейнером при изучении поведения эритроцитов в сыворотке крови разных людей. Он обратил внимание, что при переливании крови эритроциты у одних людей распределяются равномерно, а у других склеиваются. Используя разные комбинации, он обнаружил три группы крови, I , II , III , а IV была установлена позже.
(таблица наследования групп крови, решение задач)
8.
Количественная и качественная специфика проявления генов в признаках.
Проявление взаимодействия неаллельных генов выражается в количественных и качественных признаках.
Качественные признаки это окраска шерсти, цветков, группы крови, жирность молока, они контролируются генотипом и не зависят от внешней среды. Они характеризуются эпистатическим и комплементарным взаимодействием неаллельных генов.
Эпистаз – подавление генов одной пары, генами другой, неаллельной им пары. Эпистатический ген – подавляющий, может быть как доминантным так и рецессивным. Гипостатический ген – подавляемый. Пример эпистаза наследование цвета шерсти у домашних кроликов (бел. + бел = сер; сер. + сер. = сер., бел., чер.)
Комплементарность – признак, контролируемый неаллельными генами, проявляется от взаимодействия продуктов этих генов, которые взаимно дополняют друг друга. Пример – наследование окраски околоцветника у душистого горошка, А – ген, определяющий развитие пропигмента,который превращается в пигмент под воздействием особого фермента, В – ген, отвечающий за синтез этого фермента. У особей с генотипом ааВВ – есть фермент, нет пропигмента. У особей с генотипом ААвв – есть пропигмент, нет фермента. У обеих форм цветки белые. Если их скрестить между собой, то у потомства цветки будут красного цвета, т. к. генотип особей будет дигетерозиготным АаВв, у них в клетках будет и пропигмент, и фермент, превращающий этот пропигмент в пигмент.
Количественные признаки это рост, масса, удойность, яйценоскость и количество молока, зависят в своём проявлении от внешней среды и наследуются как модификации признака, его норма реакции, тип реакции генотипа на внешнюю среду. Т. е. наследуются как размах фенотипической изменчивости. Они характеризуются полимерным и плейотропным действием генов.
Плейотропия – независимое или автономное действие гена в разных органах и тканях, влияние одного гена на формирование нескольких признаков (например, при серповидно-клеточной анемии, синдроме Марфана пораженными оказываются многие органы и ткани).
Полимерия – явление, когда много генов определяют развитие одного признака, т. е. признаки определяются сочетанием аллелей нескольких генов. Проявление признака зависит от числа неаллельных доминантных генов, которые действуют в одном направлении. Действие генов суммируется, а фенотип проявления признака тем сильнее, чем больше генов. Например, цвет кожи у человека зависит от действия трёх пар генов, генотип людей негроидной расы ААВВСС, европеоидной – ааввсс, средних мулатов АаВвСс, мулаты бывают светлые и тёмные.
Проявления генов характеризуют такие понятия как пенентрантность и экспрессивность.
Экспрессивность – степень фенотипического выражения признака. При отсутствии изменчивости признака, контролируемого данным аллелем, говорят о постоянной экспрессивности, в противном случае – об изменчивой или вариабельной. Группа крови – признак с постоянной экспрессивностю, цвет глаз – признак с вариабельной экспрессивностью.
9. Хромосомная теория наследственности Т. Моргана.
Основные положения сформулированы на основании открытий Томаса Моргана и его сотрудников:
1). Гены находятся в хромосомах. Каждая пара хромосом представляет собой группу сцепления генов. Число групп сцепления у каждого вида организмов равно числу пар гомологичных хромосом (у дрозофилы – 4 гр. сцепления, у человека – 23).
2). Каждый ген в хромосоме занимает отдельное место – локус, Гены в хромосомах расположены линейно.
3). Между гомологичными хромосомами может происходить перекрёст (кроссинговер), приводящий к обмену аллельными генами и проявлению новых рекомбинантных сочетаний признаков.
4) Частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосомах. Чем дальше друг от друга находятся гены, тем чаще между ними происходит кроссинговер.
5). Изучая частоту кроссинговера между аллельными генами, можно выяснить порядок расположения генов в хромосоме и расстояние между ними, т. е. составить генетическую карту хромосом.
10. Карты хромосом человека.
Генетическая карта хромосомы – схема относительного расположения генов, входящих в состав одной хромосомы и принадлежащих к одной группе сцепления.
Закон сцепленного наследования (з – н Моргана)
Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются преимущественно вместе (сцепленно), образуя группу сцепления.
Выражается в условных единицах – морганидах (расстояние между локусами генов с частотой кроссинговера в 1%).
На генетической карте показано относительное расположение генов и других генетических маркеров на хромосоме, а также относительное расстояние между ними. Генетическим маркером для составления карты потенциально может быть любой наследуемый признак – цвет глаз, длина фрагментов ДНК. Главное при этом – наличие легко выявляемых межиндивидуальных различий рассматриваемых маркеров.
11. Понятие о полигенном наследовании.
Некоторые признаки зависят от многих генов в своём проявлении или определяются сочетанием аллелей нескольких генов – полимерия Полимерные гены с однозначным действием могут определять как колличественные так и качественные признаки. Они обусловлены действием многих генов, каждый из которых оказывает небольшое влияние на степень экспрессии данного признака. Такие признаки называются полигенные, а гены полимерными.
Задача ориентирована на преодоление дефицитов, таких так:
Предмет: Биология.
Класс: 10-11.
Цель задачи: Задача построена на основе материала, предложенного традиционной программой учащимся 10-11 класса, для изучения закономерностей наследования, установленных Г. Менделем.
Задача ориентирована на преодоление дефицитов, таких так:
Находить точную информацию в тексте.
Переводить один вид текста в другой.
Биология: 11 класс: базовый уровень: учебник. Н.И. Пономарева, О.А. Корнилова. – М.: Вентана-Граф, 2015.
Горошину – в горшок, зеленую – в плетеную миску, снова желтую – в горшок. Нет, это не Золушка по заданию мачехи перебирает семена, чтобы, окончив работу, пойти на бал. Это монах и ученый Грегор Мендель в саду Августинского монастыря в чешском городе Брно собирает урожай с выращенных особым способом гороховых кустов, чтобы определить, как наследуется цвет у гороха.
Для своих опытов Мендель выбрал горох не случайно:
Это неприхотливое растение легко выращивать.
Потомство одного семени довольно многочисленно
Сорта гороха разнообразны в своих фенотипических проявлениях, а отличительные признаки наследуются.
Горох — самоопыляющееся растение.
Гибриды, полученные в результате искусственного оплодотворения, способны давать свое потомство, что важно для прослеживания наследования признаков в поколениях.
В своих опытах Мендель учел ошибки предшественников, которые пытались сравнивать растения одновременно по разным признакам и потерпели фиаско. Исследователь решил начать с изучения наследования лишь одного признака — цвета горошин. Именно благодаря тому, что ученый сознательно сузил задачу, его ждал успех и он смог четко установить определенные закономерности наследования. Грегори Мендель начал анализ со скрещивания родителей, у которых отличались лишь одна пара признаков, такой тип скрещивания естествоиспытатель назвал моногибридным.
Мендель вручную оплодотворил растения, семена которых имели желтый цвет кожуры, пыльцой с растений с зеленой кожурой. Когда ученый собрал урожай высаженных растений, то обнаружил, что кожура у всех потомков желтая.
Повторив эксперименты с морщинистыми и гладкими горошинами, с кустами гороха разной высоты, растениями с разной окраской цветков и стручков и т.д., Мендель отметил, что все потомки в первом поколении унаследовали признак одного из родительских организмов, т.е. по фенотипу не отличаются друг от друга.
Ведущее свойство, характерное для всех семян, полученных в первом поколении, Мендель обозначил как доминантное. Свойство другого родителя, которое не проявилось у гибридов первого поколения, ученый определил как рецессивное. Закономерность получила название первого закона Менделя, или закона единообразия гибридов I-го поколения, или закона доминирования.
Мендель продолжил опыты с одинаково желтыми гибридами первого поколения. И для исследователя было большим сюрпризом увидеть примерно треть зеленых горошин в корзинке семян с новым урожаем.
Когда ученый проанализировал результаты экспериментов с гибридами второго поколения, он увидел следующую закономерность: гибриды разделились на два различных по внешнему виду, т.е. фенотипу, класса. Большая часть унаследовала доминантные признаки, меньшая — рецессивные.
Далее ученый начал проводить опыты с растениями, у которых отличались две пары признаков, и использовал гомозиготные семена гороха, отличающиеся цветом и формой семян. Такой тип скрещивания ученый назвал дигибридным. Для определения гомозиготности растений он использовал анализирующее скрещивание.
У потомков во втором поколении треть горошин имеет проявления доминантного фенотипа, однако при этом отличается по генотипу (Аа и АА). И чтобы определить генотип, Мендель использовал семена с проявлениями рецессивного признака. Поскольку рецессивные свойства проявляются только в гомозиготном состоянии генов (аа), потомки, в зависимости от генотипа исходной особи, будут иметь единый фенотип, если родительская особь гомозиготна, согласно 1 закону Менделя, либо произойдет расщепление в соотношении 1:1.
В результате искусственного опыления гладких (B) и желтых (A) растений с морщинистыми (b) и зелеными(a), в первом поколении все растения дали потомство с желтыми гладкими горошинами, что подтвердило первый закон Менделя о единообразии гибридов первого поколения при дигибридном скрещивании.
Замеченные Менделем закономерности о наследовании генов подтвердились при анализе итогов экспериментов со всеми семью парами признаков. В ходе анализа результатов ученый пришел к выводу об универсальности закономерностей наследования и вывел Третий закон Менделя, или закон независимого распределения признаков.
Опыты ученого, проведенные с тысячами гороховых зерен в монастырском саду, и тщательная статистическая работа по анализу признаков, проявившихся у потомков, позволили ученому доложить на заседании Общества естествоиспытателей в г. Брно в 1865 году о своих выводах.
Мендель утверждал, что:
Хотя в последнем пункте Мендель был не прав, и последующие опыты с окраской цветков ночной красавицы показали существование неполного доминирования.
Рассмотрите схемы, на которых изображены законы Г. Менделя. Расположите схемы в той последовательности, в которой их открыл Г. Мендель.
Читайте также: