Хромосомная теория наследственности. Решение задач

 

Цель:

· научить решать элементарные генетические задачи на моногибридное скрещивание и неполное доминирование;

· познакомить с оформлением разных типов задач;

· отработать основные понятия генетики.

Оборудование: лекции, учебник §26, дидактический материал.

 

ТОМАС ГЕНТ МОРГАН (1866—1945) — американ­ский эмбриолог, генетик. Впервые начал исследования на плодовой мушке дрозофиле. Морган и его школа создали в итоге этих опытов хромосомную теорию наследственности. Лауреат Нобелевской премии 1933 г., почетный академик АН СССР. Основные положения теории:

1. Единицей наследственной информации является- ген.

2. В пределах одной хромосомы гены образуют группы сцепления.

3. Сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера.

4. Гены. Расположенные в разных парах гомологичных хромосом наследуются независимо друг от друга.

Группы сцепления. Число генов у каждого организма, как мы уже отмечали, гораздо больше числа хромосом. Следовательно, в одной хромосоме расположено много генов. Как наследуются гены, расположенные в одной паре гомологичных хромосом?

Большую работу по изучению наследования неаллельных генов, расположенных в паре гомологичных хромосом, выполнили амери­канский ученый Т. Морган и его ученики. Ученые установили, что гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно, или сцепленно. Группы генов, расположенные в одной хромосоме, называют группами сцепления. Сцепленные гены расположены в хромосоме в линейном порядке. Число групп сцепления у генети­чески хорошо изученных объектов равно числу пар хромосом, т. е. гаплоидному числу хромосом. У человека 23 пары хромосом и 23 группы сцепления, у гороха 7 пар хромосом и 7 групп сцепления и т. д.

 

Сцепленное наследование и явление перекреста. Рассмотрим, какие типы гамет будет производить особь, два гена которой находятся в одной хромосоме: AB и ab Особь с таким генотипом

производит два типа гамет: ab и AB ­­ ­­­– равных количествах, которые повторяют комбинацию генов в хромосоме родителя. Было установлено, однако, что кроме таких обычных гамет возни­кают и другие, новые — Аb и аB новыми комбинациями генов, отличающимися от родительской гаметы. Было доказано, что причина возникновения новых гамет заключается в перекресте гомологичных хромосом.

Гомологичные хромосомы в процессе мейоза перекрещиваются и обмениваются участками. В результате этого возникают каче­ственно новые хромосомы. Частота перекреста между двумя сце­пленными генами в одних случаях может быть большой, в других — менее значительной. Это зависит от расстояния между генами в хромосоме. Частота (процент) перекреста между двумя неаллельными генами, расположенными в одной хромосоме, пропорциональна рас­стоянию между ними. Чем ближе расположены гены в хромосоме, тем теснее сцепление между ними и тем реже они разделяются при перекресте. И наоборот, чем дальше гены отстоят друг от друга, тем слабее сцепление между ними и тем чаще осуществляется пере­крест. Следовательно, о расстоянии между генами в хромосоме можно судить по частоте перекреста.

Итак, сцепление генов, локализованных в одной хромосоме, не бывает абсолютным. Перекрест, происходящий между гомологич­ными хромосомами, постоянно осуществляет «перетасовку» — рекомбинацию генов. Т. Морган и его сотрудники показали, что, изучив явление сцепления и перекреста, можно построить карты хромосом с нанесенным на них порядком расположения генов. Кар­ты, построенные на этом принципе, созданы для многих генети­чески хорошо изученных организмов: кукурузы, человека, мыши, дрожжей, гороха, пшеницы, томата (рис. 37), плодовой мушки дро­зофилы.

Как геологу или моряку совершенно необходима карта, так и генетику и селекционеру крайне необходима генетическая карта того объекта, с которым он работает. В настоящее время создано несколько эффективных методов построения генетических карт. В результате возникла возможность сравнивать строение генома у различных видов, что имеет важное значение для генетики, селек­ции, а также эволюционных исследований.

 

Пример решения задачи на моногибридное скрещивание:

 

Задача: У кроликов шерсть нормальной длины доминантна, короткая-рецессивна. У крольчихи с короткой шерстью родилось 7 крольчат- 4 короткошерстных и 3 нормальношерстных. Определите фенотип и генотип отца.

 

Генетический анализ: Крольчиха имеет короткую шерсть, следовательно, она рецессивная гомозигота по генотипу. В еепотомстве наблюдается расщепление, значит, один из родителей гетерозиготен. Очевидно это кролик (отец).

 

Решение задачи с алгоритмом:

1. Введение генетической символики А- норм. шерсть

а – корот. Шерсть

2. Генотипы родителей Р ♀аа х ♂ Аа

3. Фенотипы родителей корот. Норм.

4. Гаметы родителей а А а

5. Комбинирование гамет родителей

6. Генотипы гибридов F1 Аа; аа

7 Фенотипы гибридов F1 норм. корот.

8. Расщепление по генотипу 1: 1

 

9. Расщепление по фенотипу 1: 1

10 Ответ: ♂ Аа, нормальная шерсть

Решение задачи должно завершаться локоничным ответом на все поставленные вопросы там, где это возможно.

Вопросы и задачи:

1 Известно, что у человека низкий рост доминирует над высоким, а кудрявые волосы над прямыми. Каким будет F1 у родителей, если женщина низкорослая с прямыми волосами, а мужчина высокий и кудрявый? Оба родителя гомозиготны по всем признакам.

2 Какими будет гаметы, если генотип:

а) Аа Вв Сс;

б) АА ВВ СС;

в) Аа Вв СС ДД.

3 Темноволосая девушка вышла замуж за светловолосого мужчину (рецессивный ген). Каков генотип девушки, если в F1 родились двойняшки — один с белыми волосами, другой с темными?

4 Оперенность ног у кур доминирует над голыми ногами, а гороховидный гребень доминирует над простым. Каким будет F1, если скрестить кур с гороховидным гребнем и оперенными ногами (дигетерозигота) с голоногими курами, имеющими простые гребни? Решите задачу с цитологическими основами.

5 У крупного рогато скота ген комолости (т.е. безрогости) доминирует над геном рогатости. Какое потомство следует ожидать от скрещивания рогатого быка с гомозиготными комолыми коровами? Каким будет потомство в F2 от скрещивания гибридов.

6 У пшеницы ген карликовости доминирует над геном нормального роста. Каковы генотипы исходных форм, если в F1 расщепление 1:1. При каких фенотипах родителей в F1 проявится первый закон Менделя?

7 У томатов красная окраска плода доминирует над желтой. каковы генотипы родителей, если в F1 обнаружено расщепление по фенотипу 3:1? Какими должны быть генотипы родителей, если в F1 будет расщепление 1:1

8 Известно, что нормальный рост у овса доминирует над гигантизмом, а раннеспелость над позднеспелостью. Каким будет первое поколение. Если скрестить раннеспелый овес нормального роста (гетерозигота) с позднеспелым гигантского? Каково расщепление особей по генотипу и фенотипу?

 

9 У человека карий цвет глаз доминирует над голубым, а способность лучше владеть правой рукой над леворукостью.

Кареглазый правша (гомозигота) женится на голубоглазой левше.

Каким будет первое поколение? Какой закон Г.Менделя проявляется?

 

Литература

Основная

Общая биология: учебник для 10-11 кл. общеобраз. учрежден.. Под ред. Д.К. Беляева. - М.: Просвещение, 2005

Дополнительная

Биология: Тесты для 11 кл. Варианты и ответы централизованного тестирования.- М: Центр тестирования МО РФ,2001