Аа какой генотип. Генотип и фенотип человека - что это за понятия? Что такое генотипы
Моногибридное скрещивание. | |||
F1 расщепление | |||
по генотипу | |||
Фенотипы | |||
Второй закон, или правило расщепления.
Мендель сформулировал второй закон на основании изучения закономерностей расщепления гибридов второго поколения при моногибридном скрещивании. При скрещивании между собой гибридов первого поколения (F1 ), гетерозиготных по аллелям одного гена, каждый из них образует в равных количествах гаметы двух типов, а среди гибридов второго поколения (F2 ) появляются особи с генотипами и фенотипами родителей и гибридов первого поколения в строго определенных соотношениях 1:2:1 - по генотипу и 3:1 - по фенотипу.
Моногибридное скрещивание. Расщепление признаков.
F1 расщепление | ||||||
по генотипу | ||||||
Фенотипы | ||||||
Расщепление по | ||||||
фенотипу | ||||||
Особи, имеющие одинаковый фенотип, образуют фенотипический класс, а особи с одинаковым генотипом - генотипический класс. Во
втором поколении происходит расщепление на два фенотипических класса в соотношении 3А_ (жёлтые) : 1 аа (зелёные) и три генотипических класса в соотношении 1 АА: 2 Аа: 1 аа.
Количество генотипических и фенотипических классов при скрещивании гетерозиготных организмов, отличающихся по n признакам, можно выразить формулой:
количество классов генотипов: 3 n количество классов фенотипов:2 n
Явление расщепления объясняется с помощью одной из закономерностей генетики, которая получила название правила «чистоты гамет ». Согласно этому правилу в процессе созревания половых клеток (мейоза) в каждую гамету попадает только один из пары аллелей данного гена.
При решении задач по генетике необходимо правильно определить и записать типы гамет, которые образуются при данном скрещивании. Чтобы подсчитать, сколько типов гамет будет давать организм с заданным генотипом, нужно подсчитать и перемножить количество типов гамет по каждой паре генов. Например, организм с генотипом АаBbCсDDEe будет давать 16 типов гамет.
Третий закон Менделя, или закон независимого наследования.
При дигибридном скрещивании изучают наследование двух пар альтернативных наследственных признаков. Мендель учитывал форму семян гороха (гладкая/морщинистая) и цвет (жёлтый/зелёный) (рис. 2-3). При скрещивании гладких жёлтых семян гороха (ААВВ) с зелёными морщинистыми (ааbb) во втором поколении образуются четыре фенотипических класса в соотношении 9:3:3:1 и девять генотипических классов с расщеплением - 1:2:1:2:4:2:1:2:1. В каждой паре аллелей двух генов особи распределялись по фенотипу в соотношении 3:1, а по генотипу - 1:2:1. При этом во втором поколении появляются новые комбинации признаков, которые отсутствовали у родителей.
Таким образом, Мендель установил, что при скрещивании дигетерозиготных особей во втором поколении по каждой паре признаков происходит независимое расщепление. Признаки передаются по наследству независимо друг от друга, комбинируясь во всевозможных сочетаниях.
Независимое наследование признаков
Морщинистые |
|||||||||
АB, Ab, aB, аb | |||||||||
Морщинистые | Морщинистые |
||||||||
Морщинистые | Морщинистые |
||||||||
генотипу | ||||
фенотипу | ||||
Количество | ||||
фенотипических | ||||
Если применить формулу расщепления по фенотипу из второго закона Менделя(3:1), то получим те же четыре фенотипических класса: (3A_: 1 aa) x (3B_: 1bb) = 9 A_B_ : 3 A_bb: 3 aaB_ : 1aabb
Если применить формулу расщепления по генотипу из второго закона Менделя(1:2:1), то получим девять генотипических классов: (1AA: 2 Aa: 1aa) х (1BB: 2Bb: 1bb) = 1AABB: 2AABb: 1AAbb: 2AaBB: 4 AaBb: 2Aabb: 1aaBB: 2aaBb: 1aabb
Независимое наследование признаков объясняется тем, что гены, отвечающие за развитие данных признаков, расположены в негомологичных парах хромосом. Цитологическое объяснение данного явления заключается в мейотическом делении половых клеток с образованием гаплоидных гамет, в которых признаки могут комбинироваться в различных сочетаниях.
При полигибридном скрещивании в основе расщепления признаков лежат те же цитологические закономерности, что и при дигибридном скрещивании. Количество классов и расщепление во втором поколении при скрещивании гетерозиготных организмов, отличающихся по n признакам, рассчитывают по формуле:
количество фенотипических классов - 2 n количество генотипических классов -3 n расщепление по фенотипу -(3: 1) n расщепление по генотипу -(1: 2: 1) n
Решите ситуационные задачи, основываясь на опытах Менделя
1. Жёлтая окраска (А) семян гороха доминирует над зелёной (а). Определите фенотип семян, полученных в результате скрещиваний:
а) АА × аа б) Аа × Аа в) Аа × аа
2. У гороха гладкая форма семян (В) доминирует над морщинистой
(в). Определите фенотип и тип гамет у растений с генотипом BB, Bb, bb.
3. У гороха жёлтая окраска семян доминантный признак (А), а зелёная - рецессивный (а). Гладкая форма семян - домининантный признак (В), а морщинистая - рецессивный (b). Определите тип гамет и фенотип растений с генотипом ААbb; АAВВ; Ааbb; АаВВ. Определите фенотип семян гороха в потомстве, полученном в результате скрещивания: ААbb х ааВВ; ААВВ х ааbb; ААbb х ааbb; ААВb х АаВb; ааВВ х АаВb; ааВb х АаВb.
Рис. 2-3. Опыт Грегора Менделя (1865 г) по изучению наследования при дигибридном скрещивании[из: http://medbiol.ru].
2. МИКРОПРЕПАРАТЫ. ФЕНОТИПИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ У ПЛОДОВОЙ МУШКИ ДРОЗОФИЛЫ
Удобным модельным объектом для проведения генетических исследований является плодовая мушка дрозофила. Эксперименты чаще проводят на плодовых мушках D. melanogaster ,D. simulans ,D. mercatorum . Преимуществами дрозофилы являются быстрая смена поколения, большое количество потомства, большое разнообразие видимых фенотипических проявлений мутаций; кариотип содержит всего 8 хромосом.
Плодовую мушку D. melanogaster (рис. 2-4) широко используют в научных экспериментах, начиная с работ Т. Моргана по генетике пола и хромосомной теории наследственности. В настоящее времяD. melanogaster - один из наиболее изученных видов живых организмов, который является удобной биологической моделью для исследований взаимодействия генов, генетики развития, изучения действия медицинских препаратов и поллютантов.
Рис. 2-4. Самка (справа) и самец (слева) дрозофилы и их хромосомные наборы[из: http://www.cellbiol.ru].
Геном D. melanogaster содержит 4 пары хромосом: половые X/Y или X/X пара и три аутосомы, маркируемые как 2, 3 и 4. Четвёртая хромосома точковидная и в ряде исследований её не принимают во внимание. X (или первая), 2 и 3-я хромосомы - метацентрические. В настоящий момент геном дрозофилы полностью отсеквенирован и состоит приблизительно из 132 миллионов пар оснований и 13 767 генов.
Изучение генома и мутаций у дрозофилы имеет важное медицинское значение, так как около 61% известных заболеваний человека имеют узнаваемое соответствие в генетическом коде плодовой мушки. С помощью дрозофилы получены генетические модели болезни Паркинсона, Хантингтона и Альцгеймера. Плодовую мушку часто используют в экспериментах для изучения механизмов, лежащих в основе иммунитета, диабета, рака и наркотической зависимости.
1. Фенотип «жёлтое тело» (рис. 2-5, А).Цвет D. melanogaster определяют три пигмента: жёлтый, коричневый и чёрный. Дикий тип имеет коричневый цвет тела и крыльев. Ген жёлтого пигмента локализуется в Х-хромосоме, наследуется по рецессивному типу.
2. Фенотип «вильчатые щетинки» (рис. 2-5, Б).Щетинки дрозофил являются сенсорными органами, состоят из пучков актиновых филаментов и содержат чувствительные нервные окончания. Дикий тип имеет прямые, длинные, слегка изогнутые щетинки. В результате нарушения формирования пучков актиновых филаментов в эмбриогенезе образуются короткие, сильно изогнутые щетинки с раздвоенными концами. Наследуется по рецессивному типу.
1. Зарисуйте и опишите фенотип плодовой мушки.
2. Запишите генотип мушки и типы образуемых ею гамет.
3. Фенотип «зазубренные крылья» (рис. 2-5, В).В норме крыло дрозофилы имеет пять продольных и две поперечные жилки. При данном фенотипечисло и длина жилокне меняется, но по краю крыла между продольными жилками образуются выемки. Наследуется по рецессивному типу.
1. Зарисуйте и опишите фенотип плодовой мушки.
2. Запишите генотип мушки и типы образуемых ею гамет.
Рис. 2-5. Фенотипы плодовой мушки дрозофилы. А- дикий тип имеет коричневый цвет тела и крыльев. По рецессивному типунаследуется жёлтая окраска; Б- у дикого типа щетинки прямые и длинные. По рецессивному типу наследуется короткие и изогнутые щетинки. В- дикий тип имеет крыло с ровным плавно изогнутым краем. По рецессивному типу наследуется крыло с вырезками между продольными жилками [из: http://www.cellbiol.ru и http://www.bios.niu.edu]
ТИПОВЫЕ СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ С ОТВЕТАМИ И ПОЯСНЕНИЯМИ
Задача на определение типов гамет
Задача 1. Определите, какие гаметы и в каком соотношении образует организм с генотипомAaBBсcDd, если известно, что все гены наследуются независимо друг от друга.
Решение: Организм с данным генотипом гомозиготен по генам В и с, гетерозиготен по генам A и D. Таким образом, число генов, по которым организм гетерозиготен, равно двум. Подставив число 2 в формулу для определения количества сортов гамет, получаем 22 = 4 сорта гамет. Теперь определим сорта гамет: генотип AaBBccDd формирует гаметы ABcDABcd aBcD aBcd. При независимом комбинировании генов образование любого сорта гамет равновероятно, поэтому в данном случае все гаметы образуются с частотой 25%.
Ответ : данный организм образует 4 сорта гамет: 25% -ABcD, 25% - ABcd, 25% - aBcD, 25% - aBcd.
Задача на аллельное исключение
Задача 2. При скрещивании между собой чистопородных белых кур потомство оказывается белым, при скрещивании черных кур - чёрным. Все потомство от скрещивания белой и черной куриц - имеет пёструю окраску. Какое оперение будут иметь а) потомки белого петуха и пестрой курицы, б) двух пёстрых родителей?
Решение : Ни чёрные и ни белые куры при скрещивании между собой не дают расщепления, следовательно, они гомозиготны. Т.к. потомство от скрещивания белой и черной куриц имеет промежуточную (пёструю) окраску, то можно предположить явление аллельного исключения (при неполном доминировании гибриды должны иметь равномерно серое оперение). Обозначим генотип черных кур - АА, белых - аа, пестрых - Аа.
Запишем схемы требуемых скрещиваний.
Ответ : а) потомки имеют родительские признаки в примерно равном соотношении (анализирующее скрещивание); б) появляются особи, имеющие все три типа окраски, в соотношении: 1 часть чёрных, 2 части пёстрых, 1 часть белых.
Задача на неполное доминирование
Задача 3. У львиного зева цветки бывают нормальной формы (двугубые) и пилорические (без выраженной губоцветости), а по окраске – красные, розовые и белые. Оба признака определяются несцепленными парами генов. Нормальная форма цветка доминирует над пилорической, а розовый цвет получается от скрещивания красных и белых особей. 1) Какое потомство получится от скрещивания двух гетерозиготных по обеим парам признаков растений? 2) Какое потомство получится от скрещивания двух растений, имеющих розовые пилорические цветки?
Решение : Запишем генотипы родительских форм: 1)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Оформление задач по генетике
| ♀ | женский организм |
| ♂ | мужской организм |
| × | знак скрещивания |
| P | родительские организмы |
| F 1 , F 2 | |
| А, В, С... | |
| а, b, с... | |
| АА, ВВ, СС... | |
| Аа, Вb, Сс... | |
| аа, bb, сс... | генотипы рецессивных особей |
| АаВb, AaBbCc | |
| АB,CD ab cd | |
| А, а, АВ, cd | гаметы |
Пример.
Решение
А – нормальная пигментация,
а – альбинизм.
Р ♀() × ♂()
Нормальная
пигментация альбинос
F 1 аa А*
альбинос нормальная
пигментация
Р ♀A* × ♂aa
норма альбинос
F 1 А* аa
норма альбинос
Р ♀Аа × ♂aа
норма альбинос
гаметы: A a a
F 1 Аa аa
норма альбинос
Моногибридное скрещивание
Пример.
А – ген черной масти,
а – ген красной масти.
АА (25%), Аа (50%) и аа
Схема скрещивания
Р ♀aa × ♂AA
красные черный
гаметы a A
100% черные
F 1 ♀Aa × ♂Aa
черные черные
гаметы A a A a
75% черные 25% красные
Ответ:
№1-1
№1-2
Задание 2. Решите задачи и запишите схему решения в тетрадь.
№2-1. У морских свинок ген мохнатой шерсти (R) доминирует над геном гладкой шерсти (r). Мохнатая свинка при скрещивании с гладкой дала 18 мохнатых и 20 гладких потомков. Каков генотип родителей и потомства? Могли бы у этих свинок родиться только гладкие особи?
№2-2. У овса ранняя спелость доминирует над позднеспелостью. На опытном участке от скрещивания позднеспелого овса с гетерозиготным раннеспелым получено 69134 растения раннего созревания. Определить число позднеспелых растений.
Задание № 3. Решите задачи и запишите схему решения в тетрадь.
№3-1 . Фенилкетонурия (нарушение аминокислотного обмена) наследуется как рецессивный признак. Жена гетерозиготна по гену фенилкетонурии, а муж гомозиготен по нормальному аллелю этого гена. Какова вероятность рождения у них больного ребенка?
№3-2. Ирландские сеттеры могут быть слепыми в результате действия рецессивного гена. Пара животных с нормальным зрением дала помет из нескольких щенков, один из которых оказался слепым. Установить генотипы родителей. Один из зрячих щенят из этого помета должен быть продан для дальнейшего размножения. Какова вероятность того, что он гетерозиготен по гену слепоты?
Задание № 4. Решите задачи и запишите схему решения в тетрадь.
№ 4-1. Дурман, имеющий пурпурные цветы, дал при самоопылении 30 потомков с пурпурными и 9 с белыми цветами. Какие выводы можно сделать о наследовании окраски цветов у растений этого вида? Какая часть потомства F 1 не даст расщепления при самоопылении?
№ 4-2. При скрещивании серых мух друг с другом в их потомстве F 1 наблюдалось расщепление. 1392 особи были серого цвета и 467 особей – черного. Какой признак доминирует? Определить генотипы родителей.
Задание № 5. Решите задачи и запишите схему решения в тетрадь.
№ 5-1. У растения «ночная красавица» наследование окраски цветов осуществляется по промежуточному типу. Гомозиготные организмы имеют красные или белые цветы, а у гетерозигот они розовые. При скрещивании двух растений половина гибридов имела розовые, а половина – белые цветки. Определить генотипы и фенотипы родителей.
Задание № 6. Решите задачи и запишите схему решения в тетрадь.
№ 6-1. У отца IV группа крови, у матери – I. Может ли ребенок унаследовать группу крови своего отца?
№ 6-2. Родители имеют II и III группы крови. Какие группы следует ожидать у потомства?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Тема: Правила оформления и решение задач на моногибридное скрещивание
Выяснение генотипов особей, неизвестных по условию, является основной методической операцией, необходимой для решения генетических задач. При этом решение всегда надо начинать с особей, несущих рецессивный признак, поскольку они гомозиготны и их генотип по этому признаку однозначен – аа.
Выяснение генотипа организма, несущего доминантный признак, является более сложной проблемой, потому что он может быть гомозиготным (АА) или гетерозиготным (Аа).
Оформление задач по генетике
При оформлении задач необходимо уметь пользоваться символами, принятыми в традиционной генетике и приведенными ниже:
| ♀ | женский организм |
| ♂ | мужской организм |
| × | знак скрещивания |
| P | родительские организмы |
| F 1 , F 2 | дочерние организмы первого и второго поколения |
| А, В, С... | гены, кодирующие доминантные признаки |
| а, b, с... | аллельные им гены, кодирующие рецессивные признаки |
| АА, ВВ, СС... | генотипы особей, моногомозиготных по доминантному признаку |
| Аа, Вb, Сс... | генотипы моногетерозиготных особей |
| аа, bb, сс... | генотипы рецессивных особей |
| АаВb, AaBbCc | генотипы ди- и тригетерозигот |
| АB,CD ab cd | генотипы дигетерозигот в хромосомной форме при независимом и сцепленном наследовании |
| А, а, АВ, cd | гаметы |
Пример записи схемы скрещивания (брака). А – желтая окраска семян, а – зеленая окраска семян.
Правила решения и оформления задач
Определение генотипов организмов по генотипам родителей и потомков:
Пример. У человека альбинизм – аутосомный рецессивный признак. Мужчина альбинос женился на женщине с нормальной пигментацией. У них родилось двое детей – нормальный и альбинос. Определить генотипы всех указанных членов семьи.
Решение
А – нормальная пигментация,
а – альбинизм.
Запись схемы брака по фенотипам:
Р ♀() × ♂()
Нормальная
пигментация альбинос
F 1 аa А*
альбинос нормальная
пигментация
Выяснение и запись генотипов, известных по условию задачи:
Генотип особи с рецессивным признаком известен – аа. Особь с доминантным признаком имеет генотип А*:
Р ♀A* × ♂aa
норма альбинос
F 1 А* аa
норма альбинос
Генотип мужчины и ребенка альбиносов – аа, так как оба они несут рецессивный признак.
Женщина и здоровый ребенок имеют в своем генотипе доминантный ген А, потому что у них проявляется доминантный признак.
Генотип ребенка с нормальной пигментацией – Аа, поскольку его отец гомозиготен по рецессиву (аа) и мог передать ему только ген а.
Один из детей имеет генотип аа. Один аллельный ген ребенок получает от матери, а другой от отца. Поэтому мать должна нести рецессивный ген а. Ее генотип – Аа.
Запись хода рассуждений по выяснению генотипов и схемы брака:
Р ♀Аа × ♂aа
норма альбинос
гаметы: A a a
F 1 Аa аa
норма альбинос
Ответ: Генотип мужа – аа, жены – Аа, ребенка с нормальной пигментацией – Аа, ребенка-альбиноса – аа.
Моногибридное скрещивание
Моногибридным называется скрещивание, при котором рассматривается наследование одной пары альтернативных (контрастных, взаимоисключающих) признаков, детерминируемых одной парой генов. При моногибридном скрещивании соблюдается первый закон Менделя (закон единообразия), согласно которому при скрещивании гомозиготных организмов у их потомков F 1 проявляется только один альтернативный признак (доминантный), а второй находится в скрытом (рецессивном) состоянии. Потомство F 1 единообразно по фенотипу и генотипу. Согласно второму закону Менделя (закон расщепления) при скрещивании гетерозигот в их потомстве F 2 наблюдается расщепление по генотипу в соотношении 1:2:1 и по фенотипу в пропорции 3:1. Для успешного решения задач на моногибридное скрещивание необходимо также четко знать правило «чистоты гамет», согласно которому в каждую гамету попадает только один ген из каждой пары, определяющей развитие признака.
Пример. Ген черной масти у крупнорогатого скота доминирует над геном красной масти. Какое потомство F 1 получится от скрещивания чистопородного черного быка с красными коровами? Какое потомство F 2 получится от скрещивания между собой гибридов?
А – ген черной масти,
а – ген красной масти.
Красные коровы несут рецессивный признак, следовательно, они гомозиготны по рецессивному гену и их генотип – аа.
Бык несет доминантный признак черной масти и является чистопородным, т.е. гомозиготным. Следовательно, его генотип –АА.
Гомозиготные особи образуют один тип гамет, поэтому черный бык может продуцировать только гаметы, несущие доминантный ген А, а красные коровы несут только рецессивный ген а.
Они могут сочетаться только одним способом, в результате чего образуется единообразное поколение F 1 с генотипом Аа.
Гетерозиготы с равной вероятностью формируют гаметы, содержащие гены А и а. Их слияние носит случайный характер, поэтому в F 2 будут встречаться животные с генотипами АА (25%), Аа (50%) и аа (25%), то есть особи с доминантным признаком будут составлять примерно 75%.
Схема скрещивания
Р ♀aa × ♂AA
красные черный
гаметы a A
100% черные
F 1 ♀Aa × ♂Aa
черные черные
гаметы A a A a
75% черные 25% красные
Ответ: При скрещивании чистопородного черного быка с красными коровами все потомство будет черного цвета. При скрещивании между собой гибридов F 1 в их потомстве (F 2) будет наблюдаться расщепление: 3/4 особей будет черного цвета, 1/4 – красного.
Выяснение генотипов организмов по генотипам и фенотипам родителей и потомков.
При решении таких задач необходимо помнить, что генотип особей с рецессивным признаком известен – они гомозиготны. Наличие доминантного или рецессивного гена у организмов, несущих доминантный признак (их гомо- или гетерозиготность), можно определить по генотипам их родителей или потомков, учитывая то, что один ген из каждой пары ребенок получает от отца, а второй – от матери.
Пример. Способность человека ощущать горький вкус фенилтиомочевины (ФТМ) – доминантный признак, ген которого (Т) локализован в 17-й аутосоме. В семье мать и дочь ощущают вкус ФТМ, а отец и сын не ощущают. Определить генотипы всех членов семьи.
Решение
Отец и сын не ощущают вкус ФТМ, т.е. несут рецессивный признак, следовательно, их генотип – tt. Мать и дочь ощущают вкус, значит, каждая из них несет доминантный ген Т.
Одну хромосому ребенок получает от отца, другую – от матери. От отца дочь может получить только рецессивный ген t (поскольку он гомозиготен). Следовательно, генотип дочери – Тt. В потомстве матери есть особь с генотипом tt, следовательно, она также несет рецессивный ген t, и ее генотип – Тt.
Схема брака:
| Р | ♀Tt ощущает вкус ФТМ | × | ♂tt не ощущает вкус ФТМ |
| гаметы | T t | t | |
| F 1 | Tt ощущает вкус ФТМ | tt не ощущает вкус ФТМ |
Ответ: Генотип матери и дочери – Tt, отца и сына – tt.
Задание № 1. Решите задачи и запишите схему решения в тетрадь.
№1-1 . 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. Определить генотипы всех членов семьи.
№1-2 . Седая прядь волос у человека – доминантный признак. Определить генотипы родителей и детей, если известно, что у матери есть седая прядь волос, у отца – нет, а из двух детей в семье один имеет седую прядь, а другой не имеет.
При моногибридном скрещивании
изучается
- один признак;
- один ген;
- одна пара альтернативных генов;
- одна пара альтернативных признаков (все это одно и то же).
Моногибридные расщепления
1) Расщепления нет (все дети одинаковые) – скрещивали двух гомозигот АА х аа (первый закон Менделя).
2) Расщепление 3:1 (75% / 25%) – скрещивали двух гетерозигот Аа х Аа (второй закон Менделя).
3) Расщепление 1:2:1 (25% / 50% / 25%) – скрещивали двух гетерозигот Аа х Аа при .
4) Расщепление 1:1 (50% / 50%) – скрещивали гетерозиготу и рецессивную гомозиготу Аа х аа (анализирующее скрещивание).
Первый закон Менделя
(закон единообразия, закон доминирования)
При скрещивании чистых линий (гомозигот) все потомство получается одинаковое (единообразие первого поколения, расщепления нет).
P AA x aa
G (A) (a)
F 1 Aa
У всех потомков первого поколения (F 1) проявляется доминантный признак (желтый горох), а рецессивный признак (зеленый горох) находится в скрытом состоянии.
Второй закон Менделя (закон расщепления)
При самоопылении гибридов первого поколения (при скрещивании двух гетерозигот) в потомстве получается расщепление 3:1 (75% доминантного признака, 25% рецессивного признака).
F 1 Aa x Aa
G (A) (A)
(a) (a)
F 2 AA; 2Aa; aa
Анализирующее скрещивание
При скрещивании гетерозиготы Aa с рецессивной гомозиготой aa получается расщепление 1:1 (50% / 50%).
P Aa x aa
G (A) (a)
(a)
F 1 Aa; aa
ВЕРОЯТНОСТЬ ГЕНОТИПА ПРИ СКРЕЩИВАНИИ Аа х Аа
1. Определите вероятность в процентах появления рецессивной гомозиготы в потомстве от скрещивания гетерозиготных растений при полном доминировании. Ответ запишите в виде числа.
Ответ
ВЕРОЯТНОСТЬ ФЕНОТИПА ПРИ СКРЕЩИВАНИИ Аа х Аа
1. Какова вероятность появления белых цыплят у кремовых гетерозиготных родителей (Аа)? Ответ запишите в виде процентов, знак % писать не надо.
Ответ
2. Какова процентная доля карликовых форм при самоопылении гетерозиготного высокорослого растения гороха (высокий стебель – А)? В ответе запишите только число процентов.
Ответ
3. Определите вероятность (%) получения потомков с доминантным проявлением признака в моногибридном скрещивании гетерозиготных гибридов между собой при полном доминировании этого признака. Ответ запишите в виде числа.
Ответ
4. Какова вероятность рождения у темноволосых родителей (Аа) детей со светлыми волосами (темный цвет доминирует над светлым)? Ответ запишите в виде только числа.
Ответ
5. У кур наличие гребня (С) доминирует над его отсутствием (с). При скрещивании гетерозиготных петуха и курицы, имеющих гребни, какой процент цыплят будет без гребня? В ответе укажите только число.
Ответ
6. Фенилкетонурия наследуется как рецессивный признак. Определите вероятность рождения здоровых детей у гетерозиготных по этому признаку родителей. Ответ запишите в %.
Ответ
7. Какова вероятность (в %) появления потомства с рецессивным признаком при самоопылении гетерозиготных растений? В ответе запишите только соответствующее число.
Ответ
ВЕРОЯТНОСТЬ ГЕНОТИПА ПРИ СКРЕЩИВАНИИ Аа х аа
1. Какова вероятность (в %) рождения гомозиготного потомства при скрещивании гомозиготного и гетерозиготного организмов? В ответе запишите только целое число.
Ответ
ВЕРОЯТНОСТЬ ФЕНОТИПА ПРИ СКРЕЩИВАНИИ Аа х аа
1. С какой вероятностью у потомков может проявиться патологический ген, если скрещивается организм, гетерозиготный по данному признаку (гены не сцеплены), с организмом, имеющим рецессивный генотип по данному признаку? Ответ запишите в виде числа (в %), показывающего искомую вероятность.
Ответ
2. Исследуемая особь имеет темный цвет волос и является гомозиготной по данному признаку. При проведении анализирующего скрещивания, какова вероятность рождения потомства со светлым цветом волос (А - темный цвет волос, а - светлый цвет волос)? В ответе укажите только число.
Ответ
3. Какова вероятность (%) получения коричневых щенков в моногибридном анализирующем скрещивании гетерозиготной чёрной собаки при полном доминировании признака? Ответ запишите в виде числа.
Ответ
4. Миоплегия (приступы паралича конечностей) передается по наследству как доминантный признак. Определите (в %) вероятность рождения детей с аномалиями в семье, где отец гетерозиготен, а мать не страдает миоплегией. В ответе запишите только соответствующее число.
Ответ
СООТНОШЕНИЕ ГЕНОТИПОВ Аа х Аа
1. Какое соотношение генотипов получится при скрещивании двух гетерозигот при полном доминировании? Ответ запишите в виде последовательности цифр в порядке их убывания.
Ответ
2. Определите соотношение генотипов в потомстве при скрещивании Аа х Аа. В ответе запишите последовательность цифр в порядке уменьшения.
Ответ
3. Определите соотношение генотипов у потомства, образовавшегося при скрещивании двух гетерозиготных растений тыквы с желтыми плодами при полном доминировании. Ответ запишите в виде последовательности цифр, расположенных в порядке уменьшения.
Ответ
СООТНОШЕНИЕ ГЕНОТИПОВ Аа х аа
1. Определите соотношение генотипов у потомков при скрещивании гетерозиготного и гомозиготного по рецессивному аллелю организмов при полном доминировании. Ответ запишите в виде последовательности цифр, расположенных в порядке убывания.
Ответ
2. Определите соотношение генотипов при скрещивании гетерозиготного растения гороха с гладкими семенами и растения с морщинистыми семенами. Ответ запишите в виде цифр, показывающих соотношение получившихся генотипов, расположенных в порядке уменьшения.
Ответ
СООТНОШЕНИЕ ФЕНОТИПОВ Аа х Аа
1. Определите соотношение фенотипов у гибридов, полученных в результате скрещивания родительских форм с генотипами Аа х Аа. Ответ запишите в виде последовательности цифр, расположенных в порядке убывания.
Ответ
2. Определите соотношение фенотипов у потомства, образовавшегося при скрещивании двух гетерозиготных растений тыквы с желтыми плодами при полном доминировании. Ответ запишите в виде последовательности цифр, показывающих соотношение фенотипов, в порядке их убывания.
Ответ
3. Определите соотношение фенотипов у потомков при моногибридном скрещивании двух гетерозиготных организмов при полном доминировании. Ответ запишите в виде последовательности цифр, показывающих соотношение получившихся фенотипов, в порядке их убывания.
Ответ
СООТНОШЕНИЕ ФЕНОТИПОВ Аа х аа
1. У морских свинок ген черной окраски доминирует над геном белой окраски. Определите соотношение фенотипов у потомков, полученных в результате скрещивания гетерозиготной самки и белого самца. Ответ запишите в виде последовательности цифр, показывающих соотношение получившихся фенотипов.
Ответ
2. Определите соотношение фенотипов у потомков при моногибридном скрещивании гетерозиготной особи с гомозиготной особью, имеющей фенотипическое проявление рецессивного признака. Ответ запишите в виде последовательности цифр, расположенных по убыванию.
Ответ
КОЛИЧЕСТВО ФЕНОТИПОВ
1. Какое число фенотипов образуется в потомстве при скрещивании Aa x Aa в случае полного доминирования? В ответе укажите только число.
Ответ
2. Сколько фенотипов получится у потомства при анализирующем моногибридном скрещивании гетерозиготного организма? В ответе запишите только соответствующее число.
Ответ
3. Сколько разных фенотипов получится при скрещивании черной гетерозиготной самки и белого самца кролика? В ответе запишите только соответствующее число.
Ответ
СЛОЖНО
Скрестили растения чистых линий томата с округлыми и грушевидными плодами (А – округлая форма плодов). Получившихся потомков в F1 скрестили между собой. Определите соотношение потомков по фенотипу во втором (F2) поколении при полном доминировании признака. Ответ запишите в виде последовательности цифр, показывающих соотношение получившихся фенотипов, в порядке их убывания.
Ответ
От скрещивания чёрных кроликов в потомстве появились семь чёрных и два белых кролика. Какая вероятность получения белых кроликов от последующих скрещиваний этих же родителей? Ответ запишите в виде числа, показывающего вероятность получения белых кроликов в последующих поколениях в %.
Ответ
Определите соотношение фенотипов у гибридов второго поколения при моногибридном скрещивании (полное доминирование). В ответе запишите последовательность цифр, показывающую соотношение полученных фенотипов, в порядке убывания.
Ответ
Определите вероятность (в %) рождения ребенка со II группой крови, если родители имеют IV группу крови. В ответе запишите только соответствующее число.
Ответ
Установите соответствие между соотношение фенотипов и типом скрещивания, для которого оно характерно: 1) моногибридное, 2) дигибридное (гены не сцеплены)
А) 1:2:1
Б) 9:3:3:1
В) 1:1:1:1
Г) 3:1
Ответ
Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используются для описания результатов анализирующего скрещивания особи с генотипом Аа. Определите эти две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) число потомков с рецессивным генотипом составляет 75%
2) соотношение фенотипов составило 1: 1
3) проявляется сцепление генов
4) вторая родительская особь имеет генотип - аа
5) среди потомков 50% имеют доминантный признак в фенотипе
Ответ
Приведенные ниже утверждения, кроме двух, используются для описания результатов скрещивания особей с генотипами Аа х Аа при полном доминировании. Определите эти два утверждения, выпадающие из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) 75% потомков имеют в фенотипе рецессивный признак
2) соотношение фенотипов составило 3:1
3) проявляется закон расщепления признаков
4) расщепление по генотипу составило 1:2:1
5) 25% потомков имеют доминантный признак в фенотипе
Ответ
Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания моногибридного скрещивания гетерозигот при полном доминировании. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) потомство является фенотипически однообразным
2) наблюдается расщепление по генотипу 1: 2: 1
3) родительские особи образуют по два типа гамет
4) в потомстве 25% имеют гетерозиготный генотип
5) в потомстве 75% имеют доминантный фенотип
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Определите генотип родительских растений гороха, если при их скрещивании образовалось 50% растений с желтыми и 50% - с зелеными семенами (рецессивный признак)
1) АА х аа
2) Аа х Аа
3) АА х Аа
4) Аа х аа
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. При скрещивании мух дрозофил с длинными и короткими крыльями получено равное число длиннокрылых и короткокрылых потомков (длинные крылья В доминируют над короткими b). Каковы генотипы родителей
1) bb х Bb
2) BB x bb
3) Bb x Bb
4) BB x BB
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Каков генотип родителей, если при анализирующем скрещивании наблюдалось соотношение фенотипов 1:1?
1) Аа и аа
2) Аа и Аа
3) АА и аа
4) Аа и АА
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. От гибридов первого поколения во втором поколении рождается 1/4 особей с рецессивными признаками, что свидетельствует о проявлении закона
1) сцепленного наследования
2) расщепления
3) независимого наследования
4) промежуточного наследования
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Какое число фенотипов образуется в потомстве при скрещивании Aa x Aa в случае полного доминирования?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. «При скрещивании двух гомозиготных организмов, различающихся по одной паре признаков, новое поколение гибридов окажется единообразным и будет похоже на одного из родителей». Это формулировка
1) закона расщепления
2) гипотезы чистоты гамет
3) правила доминирования
4) закона независимого распределения генов
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. По закону расщепления соотношение фенотипов в F2 (при полном доминировании) равно
1) 1:1
2) 3:1
3) 1:2:1
4) 1:1:1:1
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Определите, какие генотипы могут иметь дети, если у гетерозиготной матери волнистые волосы, а у отца прямые (полное доминирование признака).
1) BB, Bb, bb
2) Bb, bb
3) BB, Bb
4) BB, bb
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. При самоопылении гетерозиготного растения гороха с желтой окраской семян расщепление по фенотипу составит
1) 1:1
2) 3:1
3) 1:2:1
4) 9:3:3:1
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. При моногибридном скрещивании гетерозиготной особи с гомозиготной рецессивной в их потомстве происходит расщепление признаков по фенотипу в соотношении
1) 3:1
2) 9:3:3:1
3) 1:1
4) 1:2:1
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Если при скрещивании двух гомозиготных организмов во втором поколении у 1/4 потомства обнаружится рецессивный признак, значит проявился закон
1) сцепленного наследования
2) независимого наследования
3) промежуточного характера наследования
4) расщепления признаков
Ответ
Выберите один, наиболее правильный вариант. Расщепление по фенотипу во втором поколении в отношении 3:1 характерно для скрещивания
1) дигибридного
2) анализирующего
3) моногибридного
4) полигибридного
Ответ
Рассмотрите схемы скрещиваний, представленных на рисунке, и определите соотношение фенотипов в F2. В ответе запишите последовательность цифр, показывающих соотношение получившихся фенотипов, в порядке убывания.
Ответ
По изображённой на рисунке родословной определите вероятность (в процентах) рождения у родителей 1 и 2 ребёнка с признаком, обозначенным чёрным цветом, при полном доминировании этого признака. Ответ запишите в виде числа.
Ответ
Все приведённые ниже характеристики, кроме двух, используют для описания анализирующего скрещивания. Найдите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) скрещивание проводится с рецессивными особями по всем генам
2) наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1
3) исследуются генотипы особей с доминантными признаками
4) если исследуемая особь гетерозиготна, то наблюдается расщепление
5) проявление признаков обусловлено несколькими генами
Ответ
© Д.В.Поздняков, 2009-2019
Аллельные гены. Итак, мы установили, что гетерозиготные особи имеют в каждой клетке два гена - А и а , отвечающие 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 хромосом.
Схематически гетерозиготная особь обозначается так:
Гомозиготные особи при подобном обозначении выглядят так:
или , но их можно записать и как АА
и аа
.
Фенотип и генотип. Рассматривая результаты самоопыления гибридов F 2 , мы обнаружили, что растения, выросшие из желтых семян, будучи внешне сходными, или, как говорят в таких случаях, имея одинаковый фенотип, обладают различной комбинацией генов, которую принято называть генотипом. Таким образом, явление доминирования приводит к тому, что при одинаковом фенотипе особи могут обладать различными генотипами. Понятия «генотип» и «фенотип» очень важные в генетике. Совокупность всех генов организма составляет его генотип. Совокупность всех признаков организма, начиная с внешних и кончая особенностями строения и функционирования клеток и органов, составляет фенотип. Фенотип формируется под влиянием генотипа и условий внешней среды.
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 которой 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:
Из этих примеров видно, что особи, гомозиготные по доминантному гену, расщепления в F 1 не дают, а гетерозиготные особи при скрещивании с гомозиготной особью дают расщепление уже в F 1 .
Неполное доминирование. Далеко не всегда гетерозиготные организмы по фенотипу точно соответствуют родителю, гомозиготному по доминантному гену. Часто гетерозиготные потомки имеют промежуточный фенотип, в таких случаях говорят о неполном доминировании (рис. 36). Например, при скрещивании растения ночная красавица с белыми цветками (аа) с растением, у которого красные цветки (АА), все гибриды F 1 имеют розовые цветки (Аа). При скрещивании гибридов с розовой окраской цветков между собой в F 2 происходит расщепление в отношении 1 (красный): 2 (розовый): 1 (белый).
Рис. 36. Промежуточное наследование у ночной красавицы
Принцип чистоты гамет. У гибридов, как мы знаем, объединяются разные аллели, привносимые в зиготу родительскими гаметами. Важно отметить, что разные аллели, оказавшиеся в одной зиготе и, следовательно, в развившемся из нее организме, не влияют друг на друга. Поэтому свойства аллелей остаются постоянными независимо от того, в какой зиготе они побывали до этого. Каждая гамета содержит всегда только один аллель какого-либо гена.
Цитологическая основа принципа чистоты гамет и закона расщепления состоит в том, что гомологичные хромосомы и расположенные в них аллельные гены распределяются в мейозе по разным гаметам, а затем при оплодотворении воссоединяются в зиготе. В процессах расхождения по гаметам и объединения в зиготуаллельные гены ведут себя как независимые, цельные единицы.
- Будет ли правильным определение: фенотип есть совокупность внешних признаков организма?
- С какой целью проводят анализирующее скрещивание?
- Какое, на ваш взгляд, практическое значение имеют знания о генотипе и фенотипе?
- Сопоставьте типы наследования генетических признаков при скрещиваниях с поведением хромосом во время мейоза и оплодотворения.
- При скрещивании серой и черной мышей получено 30 потомков, из них 14 были черными. Известно, что серая окраска доминирует над черной. Каков генотип мышей родительского поколения? Решение задачи смотрите в конце учебника.
- Голубоглазый мужчина, оба родителя которого имели карие глаза, женился на кареглазой женщине, отец у которой имел карие глаза, а мать - голубые. От этого брака родился голубоглазый сын. Определите генотипы всех упомянутых лиц.
Задачи: познакомить учащихся с основными законами наследственности, научить их решать генетические задачи разных типов.
Урок № 1–2. Предмет и задачи генетики. Гибридологический метод изучения наследственности. Наследственность и ее материальные носители. Аллельные гены. Генотип. Фенотип. Первый закон Г.Менделя
Оборудование: портреты выдающихся русских генетиков, таблицы по общей биологии.
Ход урока
I. Изучение нового материала
1. Предмет и значение генетики
Генетика (от греч. генезис – происхождение) – наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими.
С давних времен люди замечали сходство родителей и детей, но объяснить его причины они не могли. Объяснение этому сходству было дано только в XX в.
Результаты опытов Г.Менделя по генетике гороха были опубликованы в 1865 г. Однако рождение генетики принято относить к 1900 г., когда ботаники Г. де Фриз, К.Корренс и Э.Чермак вторично открыли законы Менделя. Термин «генетика» был предложен в 1906 г. У.Бэтсоном.
В истории развития генетики можно выделить несколько этапов.
1. Начало XX в. – развитие менделизма и становление генетики (Г. де Фриз, А.Вейсман, О.Гертвиг и др.).
2. 1920–1940е гг. XX в. – формирование хромосомной теории наследственности (Т.Морган, А.С. Серебровский, Н.И. Вавилов, С.С. Четвериков и др.).
3. С 1950х гг. по настоящее время – развитие генетики на молекулярном уровне (Д.Уотсон, Ф.Крик и др.).
Значение генетики очень велико. Во-первых, она является научной основой селекции. Во-вторых, она позволяет предупреждать, выявлять и более эффективно лечить наследственные заболевания (более 3 тыс. заболеваний человека являются наследственными). Генная инженерия, которая, по сути, является прикладной молекулярной генетикой, позволяет изменять генетические программы организмов, «конструировать» биологические системы с полезными для человека свойствами.
Статья опубликована при поддержке компании "Ингосстрах". Компания предлагает Вам оформить онлайн взр страхование . Виды страхования - медицинские расходы, несчастный случай, потеря багажа, невыезд, гражданская ответственность и страхование имущества на время отпуска. Узнать какие расходы и риски покрывает полис "Ингосстраха", а также правила страхования, цены и контакты Вы сможете на сайте, который располагается по адресу: http://www.ingos.ru/ru/.
2. Выдающиеся отечественные генетики
Весомый вклад в развитие генетики внесли русские ученые. Назовем их имена.
- Кольцов Николай Константинович (1872–1940) – в 1928 г. выдвинул гипотезу молекулярного строения хромосом и разработал первую схему их строения. Основал Институт экспериментальной биологии, был его директором.
- Тимофеев-Ресовский Николай Тимофеевич (1900–1981) – один из основоположников популяционной и радиационной генетики.
- Четвериков Сергей Сергеевич (1880–1959) – один из основоположников эволюционной и популяционной генетики. Он первый связал учение о наследственности с эволюционным учением.
- Серебровский Александр Сергеевич (1892–1948) – организатор и первый заведующий кафедры генетики Московского государственного университета. Предложил схему линейного строения гена и метод определения размеров генов.
- Вавилов Николай Иванович (1887–1943) – создал научные основы современной селекции и учение о мировых центрах происхождения культурных растений. В 1920 г. сформулировал закон о гомологических рядах в наследственной изменчивости, который по значению можно сравнить с периодической системой Д.И. Менделеева.
История генетики в нашей стране трагична. В 1950х гг. дискуссия между учеными из научной плоскости была переведена в плоскость идеологическую. Генетика была объявлена лженаукой и полностью разгромлена, а многие ученые репрессированы. Последствия тех трагических событий до сих пор полностью не преодолены.
3. Гибридологический метод изучения наследственности
Одним из основных методов генетики является гибридологический метод. Гибридизация (от лат. hibrida – помесь) – скрещивание особей, различающихся по одному или нескольким признакам. Дочерние организмы, получаемые в ходе гибридизации, называются гибридами .
Если исходные родительские формы отличаются друг от друга одной парой признаков, то такое скрещивание называется моногибридным (от греч. монос – один и лат. hibrida ). Если исходные родительские формы отличаются двумя парами признаков, то речь идет о дигибридном скрещивании (от греч. ди – приставка, обозначающая дважды, двойной и лат. hibrida ), а если тремя и более признаками, то говорят о полигибридном скрещивании (от греч. полис – много и лат. hibrida ).
4. Наследственность и ее материальные структуры
Наследственность – свойство родителей передавать свои признаки и особенности развития следующему поколению. Это свойство, присущее всем без исключения организмам, выполняет две основные функции:
– обеспечение преемственности свойств и признаков между поколениями;
– обеспечение точной передачи специфического для каждого организма типа развития, становления в ходе онтогенеза определенных признаков и свойств, определенного типа обмена веществ.
Как же осуществляется преемственность поколений? При половом размножении – через половые клетки, а при бесполом – через соматические. Но клетки несут в себе не признаки и свойства будущих организмов, а лишь задатки, дающие возможность развития этих признаков и свойств. Носителями этих задатков являются гены.
Ген (от греч. генос – род, происхождение) – это участок молекулы ДНК (или участок хромосомы), определяющий возможность развития отдельного элементарного признака.
Место расположения гена в хромосоме называется локусом (от лат. locus – место). У всех организмов данного вида каждый ген располагается в одном и том же локусе строго определенной хромосомы. В гаплоидном наборе хромосом имеется только один ген, определяющий развитие данного признака. В диплоидном наборе хромосом две гомологичные хромосомы и соответственно два гена определяют развитие одного признака.
Гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и определяющие развитие одного какого-либо признака, называются аллельными (от греч. аллелон – взаимно).
Для генов приняты буквенные обозначения. Аллельные гены обозначаются, как правило, одноименными буквами. Если два аллельных гена полностью тождественны по структуре, то есть имеют одинаковую последовательность нуклеотидов, их обозначают одинаковыми в написании буквами (оба заглавными или оба строчными – аа или АА ).
Случайные и непредсказуемые превращения генов (мутации) приводят к тому, что практически каждый ген оказывается представлен несколькими, двумя и более, разновидностями. Эти формы генов вызывают изменения исходного признака. Ген может мутировать неоднократно, то есть может возникнуть целая серия аллельных генов (аллелей). Таким образом, аллели – это разновидности одного и того же гена. Например, ген окраски семени у гороха представлен двумя аллелями: аллелем желтой и аллелем зеленой окраски.
5. Генотип и фенотип
Генотип (от греч. генос и типос – отпечаток) – совокупность всех генов данной клетки или организма.
Фенотип (от греч. фено – являю, обнаруживаю и типос ) – совокупность всех признаков и свойств особи. К фенотипическим относят не только внешние, видимые, признаки, но и признаки биохимические (форма молекулы белка, концентрация глюкозы в крови и др.), гистологические (форма и размеры клеток, строение тканей и др.), анатомические и т.д.
Термины «генотип» и «фенотип» введены В.Иогансеном в начале XX в.
6. Первый закон Г.Менделя
Важнейшие закономерности наследования были открыты чешским ученым Г.Менделем в опытах на растениях. Иоганн Мендель родился в 1822 г. в семье крестьянина. Окончив гимназию, он в 1843 г. был пострижен в монахи августинского монастыря в Брюнне, приняв при этом имя Грегор. На средства этого монастыря он учился в Венском университете (1851–1853). Вернувшись в Брюнн, преподавал физику и биологию в школе. К этому периоду (1856–1863) относятся его опыты с горохом. В 1868 г. Мендель стал настоятелем монастыря и отошел от занятий наукой.
Удачу Г.Менделя определило стечение ряда обстоятельств.
- Мендель изучал в свое время математику и теорию вероятности. Поэтому он понимал, что при оценке результатов скрещиваний нужно оперировать большими цифрами, чтобы свести к минимуму эффект «ошибки выборки».
- Менделю повезло с выбором экспериментального объекта. Существует много сортов гороха, и все они являются самоопыляющимися растениями. Особенности строения цветка бобовых позволяли производить искусственное опыление и делали редкими случаи опыления чужой пыльцой. К тому же горох имеет короткий период развития, многочисленное потомство и большое количество хорошо заметных альтернативных признаков. В течение семи лет Мендель тщательно исследовал более 10 тыс. растений и десятки тысяч семян, у которых изучал особенности наследования семи разных признаков (поверхность семян, окраска семян, окраска цветков, форма бобов, окраска бобов, положение цветков, длина стебля).
Опыты Менделя были тщательно продуманы. Свои исследования он начал со скрещивания сортов, различающихся по одному признаку, то есть с моногибридного скрещивания. При таком скрещивании прослеживаются закономерности наследования только двух вариантов признака, а все остальные признаки организма во внимание не берутся. Классическим примером моногибридного скрещивания является скрещивание сортов гороха с зелеными и желтыми семенами.
Если скрестить растения гороха с желтыми и зелеными семенами, то у всех полученных в результате этого скрещивания гибридов семена будут желтыми. Следовательно, у гибридов первого поколения из каждой пары альтернативных признаков развивается только один . Это и есть первый закон Менделя , называемый законом единообразия гибридов первого поколения . Второй признак как бы исчезает, не проявляясь фенотипически.
Явление преобладания у гибридов признака одного из родителей Мендель назвал доминированием (от лат. dominantis – господствующий).
Признак, проявляющийся у гибридов первого поколения и подавляющий развитие другого признака, называется доминантным . Доминантные гены обозначаются прописными (большими) буквами (А ). Противоположный, то есть подавляемый признак, называется рецессивным (от лат. recessus – отступление, удаление). Рецессивные гены обозначаются строчными (малыми) буквами (а ).
Если в генотипе организма (зиготы) два одинаковых аллельных гена – оба доминантные или оба рецессивные (АА или аа ), – то такой организм называется гомозиготным (от греч. гомос – одинаковый, равный и зиготос – соединенный вместе) по данной паре аллелей. Если же из пары аллельных генов один доминантный, а другой рецессивный (Аа ), то такой организм носит название гетерозиготный (от греч. гетерос – разный, другой и зиготос ).
7. Генетическая символика. Схемы скрещиваний
Рассмотрим обозначения, которые обычно используются в генетике при описании скрещиваний.
Для обозначения генов, отвечающих за рассматриваемый признак, используют, как это делал сам Мендель, буквы латинского алфавита.
Родительское поколение обозначают буквой Р (от лат. parentale – родители), а поколения потомков (первое, второе, третье и т.д.) – буквой F (от лат. filiale – дети) с соответствующим индексом (F 1 , F 2 , F 3 и т.д.). Значок используют для записи скрещивания. Символ ♀ обозначает женский пол (зеркальце Венеры), а ♂ – мужской пол (щит и копье Марса).
Порядок составления схем скрещиваний следующий:
1) на первой строке записываются фенотипы родительских организмов, причем первым в схеме записывается материнский организм;
2) на второй строке – генотипы родительских организмов. На первом месте в генотипе записывается доминантный аллель (Аа
, а не аА
);
3) на третьей строке – сорта гамет, которые могут дать родители;
4) на четвертой строке – генотипы зигот гибридного поколения;
5) на пятой строке – фенотипы гибридного поколения.
Составим схему скрещивания к первому закону Г.Менделя:
Фенотипы родителей |
||||
♀ Желтый |
♂ Зеленый |
|||
Генотипы родителей |
||||
Генотипы зигот |
||||
Фенотипы гибридов |
||||
Желтый (100%) |
||||
II. Закрепление знаний
Обобщающая беседа по ходу изучения нового материала.
III. Домашнее задание
Изучить параграф учебника (предмет и значение генетики, гибридологический метод изучения наследственности, наследственность и ее материальные структуры, генотип и фенотип, первый закон Г.Менделя, генетическая символика).
Урок № 3–4. Второй закон Г.Менделя. Неполное доминирование. Кодоминирование. Анализирующее, возвратное и реципрокные скрещивания
Оборудование : таблицы по общей биологии, схемы генетических скрещиваний, иллюстрирующие второй закон Менделя, неполное доминирование, кодоминирование, анализирующее, возвратное и реципрокные скрещивания.
Ход урока
I. Проверка знаний
Устная проверка знаний:
– предмет генетики;
– гибридологический метод изучения наследственности, моно-, ди- и полигибридное скрещивание;
– наследственность и ее материальные структуры; аллельные гены;
– генотип и фенотип;
– первый закон Г.Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения;
– порядок составления схем скрещивания.
II. Изучение нового материала
1. Второй закон Менделя
Второй закон Г.Менделя носит название закона расщепления . Он гласит: в потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается явление расщепления: четверть особей из гибридов второго поколения несут рецессивный признак, три четверти – доминантный .
Следовательно, рецессивный признак у гибридов F 1 не исчез, а был только подавлен и проявился в F 2 . Приведем схему скрещивания ко второму закону Менделя:
♀ Желтый |
♂ Желтый |
||||
2. Закон чистоты гамет
Чтобы ответить на вопрос: почему не образуются устойчивые гибриды, рассмотрим цитологическую основу расщепления – закон (правило) чистоты гамет.
Расщепление потомства при скрещивании гетерозиготных особей Г.Мендель объяснил тем, что гаметы генетически чисты, то есть несут только один ген из аллельной пары. Закон чистоты гамет можно сформулировать следующим образом: при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один ген из аллельной пары. Почему так происходит?
Для понимания цитологических основ наследования необходимо вспомнить основные явления, происходящие в мейозе. В результате двух делений мейоза образуются клетки, несущие гаплоидный набор хромосом (n), то есть содержащие по одной хромосоме из каждой пары гомологичных хромосом. В дальнейшем из этих клеток образуются гаметы. Слияние гаплоидных гамет при оплодотворении ведет к образованию диплоидного (2n) организма.
Исходные родительские формы в рассматриваемом опыте Г.Менделя были гомозиготными, то есть несли два одинаковых гена. Очевидно, что оба родителя способны производить гаметы только одного сорта, причем растения, имеющие два доминантных гена АА , дают гаметы, несущие только ген А , а растения с двумя рецессивными генами аа образуют половые клетки с геном а . Все гибриды первого поколения гетерозиготны и имеют желтый цвет семян, так как доминантный ген А подавляет действие рецессивного гена а зеленой окраски семян.
♀ Желтый |
♂ Зеленый |
||||
А | |А |
а | |а |
||||
А | |а |
|||||
А | |а |
|||||
Желтый (100%) |
|||||
Гетерозиготные растения Аа способны производить гаметы двух сортов, несущие гены А и а . При оплодотворении возникают четыре типа зигот: АА + +Аа + аА + аа , что можно записать так: АА + 2Аа + + аа (1:2:1). Поскольку в опыте семена гетерозиготных растений также окрашены в желтый цвет, в F 2 получается соотношение желтых семян к зеленым, равное 3:1.
♀ Желтый |
♂ Желтый |
||||||||
А | |а |
|||||||||
Таким образом, доминантный и рецессивный аллели, оказавшиеся в одной зиготе и, следовательно, в развившемся из нее организме, не изменяют природы друг друга. Поэтому свойства аллелей остаются постоянными независимо от того, в какой зиготе они побывают до этого. Каждая гамета несет всегда только один аллель какого-либо гена.
Цитологическая основа закона чистоты гамет и закона расщепления состоит в том, что гомологичные хромосомы и расположенные в них аллельные гены распределяются в мейозе по разным гаметам, а затем при оплодотворении воссоединяются в зиготе. В процессах расхождения по гаметам и объединения в зиготу аллельные гены ведут себя как независимые, цельные единицы.
3. Неполное доминирование
Далеко не всегда гетерозиготные организмы по фенотипу точно соответствуют родителю, гомозиготному по доминантному гену. Сам Мендель столкнулся с тем, что при скрещивании крупнолистного гороха с мелколистным гибриды первого поколения не повторяли признак ни одного из родительских растений. Все они имели листья средней величины, то есть выраженность признака у гибридов носила промежуточный характер.
Позднее выяснилось, что промежуточное проявление характерно для многих признаков растений и животных. Именно такой характер имеет наследование окраски цветка у львиного зева, окраски оперения у кур, шерсти у крупного рогатого скота и овец и т.д. Случаи, когда гетерозиготные потомки имеют промежуточный фенотип, называют неполным доминированием , или промежуточным проявлением признака .
В качестве примера рассмотрим наследование окраски цветков у ночной красавицы. При скрещивании гомозиготных красноцветковых и белоцветковых сортов все первое поколение гибридов имеет цветки розового цвета. При скрещивании гибридов получаем расщепление в соотношении 1/4 красноцветковых, 2/4 розовоцветковых, 1/4 белоцветковых. Характерно то, что при неполном доминировании расщепление по фенотипу соответствует расщеплению по генотипу, так как гетерозиготы фенотипически отличаются от гомозигот.
Для объяснения явления неполного доминирования вспомним, что гены кодируют белки, часто белки-ферменты. У одного родительского растения оба аллеля (АА ) кодируют ферменты, ответственные за синтез красного пигмента. Ферментов вырабатывается много, и окраска цветков красная. У второго родительского растения аллель а содержит мутацию, в результате которой фермент теряет активность – цвет цветков белый. У растений с генотипом Аа только один аллель кодирует работающий фермент. Ферментов вырабатывается мало, и окраска цветков розовая.
4. Кодоминирование
При дальнейшем изучении характера наследования многих признаков выяснилось, что в F 1 могут проявиться признаки обоих родителей. Такие признаки называются кодоминантными (от лат. co – вместе и dominantis ). Кодоминантность – частный случай доминантности, когда оба аллеля участвуют на равных в формировании признака у гетерозиготной особи.
Классическим примером кодоминантности является взаимодействие аллелей, определяющих группы крови системы АВ0 .
Как известно, в начале XX в. были открыты группы крови человека. Оказалось, что существует четыре группы крови, которые обозначили 0 , А , В и АВ . В 1924 г. немецкий врач Ф.Бернштейн показал, что группы крови системы АВ0 определяются тремя аллелями одного гена: I A , I B , i . Гены I A и I B являются кодоминантными. Сведения о возможных генотипах и фенотипах для системы групп крови АВ0 приведены в таблице.
Таблица. Сведения о генотипах и фенотипах групп крови системы АВ0
Группа крови |
Генотип |
I A IA и I A i |
|
I B I B и I B i |
|
АB (IV) |
Таким образом, мы изучили несколько возможных типов взаимодействия аллельных генов: полное доминирование, неполное доминирование и кодоминирование.
5. Анализирующее скрещивание
По фенотипу особи далеко не всегда можно определить ее генотип. У самоопыляющихся растений генотип можно определить в следующем поколении. Для видов, использующих другие системы полового размножения, применяют так называемое анализирующее скрещивание.
Скрещивание гибридной особи с особью гомозиготной по рецессивным аллелям называется анализирующим . При анализирующем скрещивании особь, генотип которой предстоит определить, скрещивают с особями, имеющими генотип аа . Анализирующее скрещивание – один из основных методов, позволяющих установить генотип особи; по этой причине оно широко используется в генетике и селекции.
Рассмотрим анализирующее скрещивание на примере. Пусть особи с генотипами АА и Аа имеют одинаковый фенотип. Тогда при скрещивании с особью, рецессивной по определенному признаку и имеющей генотип аа F 1
Аа аа
Из этих примеров видно, что особи, гомозиготные по доминантному гену, расщепления в F 1 не дают, а гетерозиготные особи при скрещивании с гомозиготной рецессивной особью дают расщепление уже в F 1 .
6. Возвратное скрещивание
Скрещивание гибрида первого поколения с одной из родительских форм или аналогичной по генотипу формой называется возвратным .
♀ АА |
♂ аа |
|||
♀ АА |
♂ Аа |
|||
АА Аа |
7. Реципрокные скрещивания
Два скрещивания, которые характеризуются взаимно противоположным сочетанием анализируемого признака и пола у форм, принимающих участие в этих скрещиваниях, называются реципрокными (от лат. reciprocus – взаимный).
Так, если в одном скрещивании у животных самка имела доминантный признак, а самец – рецессивный, то во втором скрещивании, реципрокном первому, самка должна иметь рецессивный признак, а самец – доминантный.
Реципрокные скрещивания используются в генетическом анализе для выявления наследственных факторов, локализованных в Х-хромосоме.
III. Закрепление знаний
1. Обобщающая беседа по ходу изучения нового материала.
2. Решение задачи.
У овса иммунность (невосприимчивость) к головне – доминирует над восприимчивостью. Учитывая это, селекционер решил скрестить гомозиготную форму овса с растением, пораженным головней. Определите и укажите генотипы исходных форм. Объясните, как селекционер определил гомозиготность родителя, если гетерозиготная форма фенотипически неотличима от гомозиготной?
Дано :
А
– невосприимчивость к головне
а
– восприимчивость к головне
Р –?
Решение :
| 1) | ♀ Невосприимчивость |
♂ Восприимчивость |
||
2) Для определения гомозиготности родителя, устойчивого к головне, необходимо было провести анализирующее скрещивание. При участии в нем гомозиготного растения результаты скрещивания будут такими же, как в вышеприведенной схеме.
Ответ : Р – ♀ АА ♂ аа ; для определения генотипа особи, являющейся носителем доминантного признака, необходимо провести анализирующее скрещивание.
IV. Домашнее задание
1. Изучить параграф учебника и записи, сделанные в классе (второй закон Менделя и его цитологическая основа, неполное доминирование, кодоминирование, анализирующее скрещивание, возвратное скрещивание, реципрокные скрещивания).
2. Решить задачи в конце параграфа учебника.
