Контрольные вопросы

1. Дайте определения понятиям: наследственность, наследование, изменчивость, фенотип, генотип, доминантный признак, рецессивный признак, дигибридное скрещивание, чистая линия, ген, аллель, доминирование гомозигота, гетерозигота, аллельные гены, аллелизм.

2. Сформулируйте закон независимого наследования признаков (третий закон Менделя).

3. Что является цитологическими основами третьего закона Менделя?

4. Сколько фенотипических классов при неполном доминировании можно выявить в потомстве от самоопыления моногетерозиготы при условии равновероятного образования мужских и женских гамет?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА СЦЕПЛЕНИЕ ГЕНОВ И КРОССИНГОВЕР

Цель: овладеть специальными умениями решения задач по теме «Сцепленное наследование. Кроссинговер», закрепить и углубить знания по данной теме.

Внеаудиторная подготовка

 Изучите теоретический материал учебника по теме «Сцепленное наследование».

 Изучите теоретические сведения, прилагаемые к работе.

 Рассмотрите примеры решения задач.

 Изучите последовательность выполнения работы.

 Дайте ответы на контрольные вопросы.

 Соблюдай правила техники безопасности!

Работа на занятии

Решите задачи:

1. Определите сколько и какие типы гамет призводят особи, имеющие следующие генотипы:

; ; ;

2. Растение генотипа скрещивается с . Какая часть потомства будет иметь генотип , если два локуса находятся на расстоянии 10 морганид?

3.При скрещивании самок дрозофил, дигетерозиготных по генам А и В, с рецессивным по обоим генам самцами получено следующее расщепление по фенотипу:

1) АВ:Аb:aB:ab = 25% : 25% : 25% : 25% .

2) АВ:Аb:aB:ab = 3% : 47% : 47% : 3% .

Определите, как наследуются гены (сцепленно или комбинируются произвольно) и рассчитайте расстояние между генами в хромосоме.

4. Расстояние между генами А и В, расположенными в одной группе сцепления, равно 8,4 морганид. Определите вероятность образования гамет АВ у дигетерозиготы, если одна из родительских особей имела генотип ааВВ.

5. В условной хромосоме расположены 4 гена: A, B, C, D. наследуются они сцеплено, но не всегда, часто сцепленность нарушается кроссинговером. Генетический анализ показал, что гены А и В наследуются в 4 раза чаще, чем B и D, и в 6 раз чаще чем гены А и С. Определите последовательность линейного соединения этих генов и относительное расстояние между ними в одной хромосоме.

Методические указания Теоретические сведения

Закономерности наследования неаллельных генов исследовал американский генетик Томас Гент Морган (1866—1945). Т.Морган и его ученики проводили опыты по изучению наследственности на плодовой мушке дрозофиле. Выбор такого объекта был не случаен. Дрозофила легко разводится в лабораторных условиях, плодовита и через каждые 10—15 дней способна воспроизводить потомство. Дрозофила имеет большое разнообразие на следственных признаков (серое и темное тело, нормальные и рудиментарные крылья, окраска глаз и др.) и небольшое число хромосом (2n = 8). Все это позволяет считать плодовую мушку одним из самых удобных объектов для генетических исследований. В результате изучения наследования неаллельных генов Т. Морганом и его сотрудниками была детально разработана хромо сомная теория наследственности (впервые ее обосновали Т. Бовери и У. Сеттон) — учение о локализации наследственных факторов (генов) в хромосомах клеток. Следствием теории является то, что преемственность свойств организмов в ряду поколений определяется преемственностью их хромосом. В 1913 г. хромосомная теория наследственности была доказана блестящими опытами К. Бриджеса, который открыл явление нерасхождения хромосом в мейозе у самок дрозофилы и показал, что нарушение в распределении половых хромосом ведет к изменениям в наследовании признаков, сцепленных с полом.

Опытами над дрозофилой Т. Морганом было детально показано, что гены, локализованные в одной хромосоме, сцеплены между собой и наследуются совместно (сцеплено), а не распределяются независимо. Они составляют группу сцепления. Количество групп сцепления соответствует числу парных хромосом, т.е. числу хромосом в гаплоидном наборе. Например, у человека 23 группы сцепления, у гороха — 7, а у дрозофилы — только 4. Сцепленные гены расположены в хромосоме в линейном порядке. Впервые явление сцепления обнаружили в 1906 г. У. Бэтсон и Р. Пеннет в опытах по скрещиванию душистого горошка. Особь, обладающая генотипом , производит в равных количествах гаметы АВ и ab, a также некоторое число новых гамет Аb и аВ, с комбинациями генов, отличающимися от родительских хромосом.

Причиной возникновения новых гамет являются перекрест (кроссинговер) гомологичных хромосом и взаимный обмен гомологичными участками. В результате явления кроссинговера происходит перекомбинация аллелей разных генов. Обычно этот перекрест гомологичных хромосом наблюдается при мейозе.

В результате возникают новые хромосомы, качественно отличные от исходных. Частота кроссинговера между сцепленными неаллельными генами, расположенными в одной хромосоме, пропорциональна расстоянию между ними. Естественно, что чем ближе друг от друга расположены гены, тем они более тесно сцеплены и тем меньше вероятность их разделения при кроссинговере. Если же расстояние между генами в хромосоме велико, сцепление между ними ослаблено и вероятность кроссинговера существенно повышается.

Благодаря перекресту гомологичных хромосом происходит процесс рекомбинации генов. Перераспределение генетического материала родителей в потомстве приводит к наследственной комбинативной изменчивости живых организмов и служит важным материалом для дальнейших эволюционных преобразований. Биологическое значение кроссинговера, или перекреста, гомологичных хромосом заключается в возможности создания новых наследственных комбинаций генов и повышения тем самым уровня наследственной изменчивости.

Изучение групп сцепления привело ученых к построению схемы взаимного расположения в хромосоме генов, находящихся в одной группе сцепления. Такая схема получила название генетической карты хромосомы. Идея построения хромосомных карт организмов оказалась возможной благодаря исследованиям явления кроссинговера, проведенным Т. Морганом и его сотрудниками.

Расстояние между генами на генетической карте хромосомы определяют по частоте (проценту) перекреста (кроссинговера) между ними. За единицу расстояния на генетической карте принята морганида, которая соответствует 1% кроссинговера. Самые полные генетические карты составлены для дрозофилы (изучено более 1000 мутантных генов) и кукурузы (более 400 генов в 10 группах сцепления).

Генетические карты не только имеют огромное теоретическое значение (появилась возможность сравнения строения генома у различных видов), но и позволяют более обоснованно строить селекционную работу, проводить эволюционные исследования, выяснять филогенетические связи групп организмов. Одним из основных методов такой работы является геномный анализ (определение совокупности генов гаплоидного набора хромосом) родственных групп организмов.