2. Одинарный и множественный кроссинговер в группах сцепления, его сущность и роль в комбинативной изменчивости.

Кроссинговер может происходить в разных местах гомологичных хромосом. Если в одной из хромосом находятся гены А, В и С, а в другой а, b и с, причем гены А и В расположены близко друг от друга, а ген С ─ далеко от них, то перекрест между генами А и В будет проходить редко, а между генами В и С ─ чаще.

Например:

А а А а А а А а А а А а

В b b В В b В b В b В b

С с с С с С с С c C С с

АВС аbc Аbс аВС АВс аbС АВс аbС Авс аbС АВС аbc

Сцепление генов в хромосомах сохраняет стабильность организмов. Если бы не было сцепления генов, в потомстве возникли бы миллионы различных комбинаций признаков, а образование и существование видов было бы практически невозможным. Сцепление генов в хромосомах ограничивает их комбинацию, поддерживая устойчивость видов.

С другой стороны кроссинговер расширяет наследственную изменчивость организмов, создавая материал для искусственного и естественного отбора. Новые наследственные сочетания проявляются в результате перекомбинации генов отцовской и материнской форм, что ведет к появлению новых признаков. В результате кроссинговера возникают гаметы с новым сочетанием генов, что приводит к усилению комбинативной изменчивости организмов.

Явление кроссинговера имеет и эволюционное значение за счет наследственной изменчивости, которая наряду с мутациями приводит к образованию новых форм. Естественный отбор и наследственность закрепляли его консолидацию, т. е. устойчивую передачу признаков своему потомству и его размножению.

Таким образом, кроссинговер, который ведет к образованию новых форм в сочетании со средой обитания, способствовали на протяжении многих веков появлению окружающего нас мира, его многообразию. Комбинативная изменчивость, проявляющаяся в результате кроссинговера, широко используется в селекции животных и растений. Отбор наиболее приемлемых форм, их размножение приводит к созданию новых пород и сортов растений.

Частота кроссинговера определяется в процентах и служит показателем расстояния между генами по следующей формуле.

а+b

Х = ------------ х 100 %, где

N

Х – расстояние между генами, частота перекреста;

а и b – число особей с сочетанием новых признаков; N – общее количество особей.

На основании анализа результатов многочисленных экспериментов с дрозофилой Т. Морган сформулировал хромосомную теорию наследственности, сущность которой заключается в следующем:

6. Гены находятся в хромосомах, располагаются в них линейно на определенном расстоянии друг от друга;

7. Гены, расположенные в одной хромосоме, относятся к одной группе сцепления. Число групп сцепления соответствует гаплоидному числу хромосом;

8. Признаки, гены которых находятся в одной хромосоме, наследуются сцепленно;

9. В потомстве гетерозиготных родителей новые сочетания генов, расположенных в одной паре хромосом, могут возникать в результате кроссинговера в процессе мейоза. Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами;

10. На основании линейного расположения генов в хромосоме и частоты кроссинговера, как показателя расстояния между генами, можно построить карты хромосом.

Занятие 1. Генетическое доказательство полного и неполного сцепления генов. Линейное расположение генов в хромосомах. Основные положения хромосомной теории наследственности.

Литература: 1(стр. 50-59).

Вид занятия: лабораторное.

Время: 2 часа. Место проведения-учебный класс.

Цель занятия: Изучить особенности наследования признаков при полном и неполном сцеплении, понять сущность линейного расположения генов в хромосомах и определения величины кроссинговера.

Материальное обеспечение: схемы скрещивания, рисунки, индивидуальные задания.

Содержание и методика проведения занятия

Задание 1. Определить генотипы и признаки (см. ниже) у самки дрозофилы и рассчитать расстояние между генами.

Ген Признак

H – развитые щетинки,

h – недоразвитые щетинки;

C – длинные крылья,

с — короткие крылья;

Е – серое тело,

е − черное тело.

без с одинарным с двойным

перекреста • перекрестом перекрестом

Рис. 2. Сорта гамет, образующиеся у самки дрозофилы, гетерозиготной по трем парам аллелей, находящихся в одной хромосоме.

Количество потомков всего 1002, в т. ч. без перекреста с доминантными генами НСЕ— 298 мух, с рецессивными hce—292 мухи; с перекрестом на участке Н—С c генами Hce —102 мухи и с hCE—105 мух; с перекрестом на участке С—Е, c генами HCe — 89 и c генами hcE—86 мух; с двойным перекрестом между Н—С и. С—Е c генами HcE,— 16 и с генами hCe—14 мух.

Рассчитайте процент кроссинговера по каждому генотипу.

Задание 2. Приведите схему наследования признаков при полном сцеплении генов.

Условие: скрестите самца дрозофилы серого с зачаточными крыльями с самкой черной длиннокрылой.

Ген Признак_

В Серая окраска Р х

b Черная окраска Гаметы

V Длинные крылья F₁

v Зачаточные крылья

Анализирующее скрещивание (♂ F₁ х рецессивная форма).

P х

Сорта гамет

F_в

Выводы:

Задание 3. Приведите схему наследования признаков при неполном сцеплении генов.

Анализирующее скрещивание (♀F₁ x рецессивная форма).

P х

Сорта гамет

F_в

Выводы:

Задание 4. Определите процент перекреста между сцепленными генами.

Условие задачи.

Дайте ответ на следующие вопросы:

1. Какие признаки наследуются сцепленно? Понятие групп сцепления.

2. Сущность кроссинговера. Формула определения его величины.

3. Особенности цитологического кроссинговера.

4. Генетическое доказательство полного и неполного сцепления генов.

5. Основные положения хромосомной теории наследственности.

6. Значение кроссинговера и сцепленног наследования в эволюции.

Подведение итогов 5 мин.