Дополнительная

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

2. Биология: Энциклопедия ( под редакц. М.С.Гилярова).- М.: Большая Российская энциклопедия., 2003

3. Захаров В.Б. Общая биология: Учебник для 10-11 кл. общеобраз. уч. заведений- М.: Дрофа, 2002

4. Лемеза Н.А., Камлюк Л.В., Лисов Н.Д. Биология в экзаменационных вопросах и ответах- М.: Айрис-пресс, 2003

5. Мамонтов С.Г., Захаров В.В. Общая биология. – М.: Высшая школа, 2000

6. Лобашев М.Е. «Генетика с основами селекции». М. 2000.

7. Штерн К. «Основы генетики человека». М. 2001.

8. Богданов А. «Власть над геном». М. 2002.

Практическое занятие №4 ( лекция №11 для специальности «Дизайн»)

Закономерности наследования, установленные Г. Менделем.

План

1. Аллельные гены

2. Фенотип и генотип

3. Дигибридное скрещивание. Закон независимого наследования признаков

4.Решетка Пеннета.

1. Аллельные гены

Аллельные гены. Итак, мы установили, что гетерозиготные особи имеют в каждой клетке два гена — А и а, отвечающих 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.

2. Фенотип и генотип

Фенотип и генотип. Рассматривая результаты самоопыления гибридов F₂, 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 биологии. 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.

3. Дигибридное скрещивание. Закон независимого наследования признаков

Установив закономерности наследования одного признака (мо­ногибридное скрещивание), Мендель начал изучать наследование признаков, за которые отвечают две пары аллельных генов. Скре­щивание, в котором участвуют две пары аллелей, называют дигибридным скрещиванием.

Поскольку каждый организм характеризуется очень большим числом признаков, а число хромосом ограничено, то каждая из них должна нести большое число генов. Результаты дигибридного скре­щивания зависят от того, лежат ли гены, определяющие рассматри­ваемые признаки, в одной хромосоме или в разных. При дигибрид-ном скрещивании Мендель изучал наследование признаков, за кото­рые отвечают гены, лежащие, как выяснилось значительно позднее, в разных хромосомах.

Независимое наследование. Если в дигибридном скрещивании гены находятся в разных парах хромосом, то пары признаков насле­дуются независимо друг от друга.

Рассмотрим опыт Менделя, в котором он изучал независимое наследование признаков у гороха. Одно из скрещиваемых растений имело гладкие желтые семена, другое — морщинистые зеленые (рис. 35). В первом поколении все гибридные растения имели гладкие желтые семена. Во втором поколении произошло расщепление: 315 семян было гладких желтых, 108 — гладких зеленых, 101 — мор­щинистых желтых, 32 — морщинистых зеленых. Таким образом, в F₂ обнаружено четыре фенотипа в соотношении, близком к 9 жел­тым гладким семенам (АВ), 3 желтым морщинистым (АЬ), 3 зеле­ным гладким (аВ) и 1 зеленому морщинистому (аb). В кратком виде расщепление в F₂ можно записать так: 9АВ: 3Аb: 3аb: 1аb.

Запишем скрещивание таким образом, чтобы было очевидно расположение генов в хромосомах:

При образовании гамет у особей F₁ возможны четыре комбина­ции двух пар аллелей. Механизм этого процесса показан на рисун­ке 36. Аллели одного гена, как вы уже знаете, всегда попадают в разные гаметы. Расхождение одной пары генов не влияет на расхо­ждение генов другой пары.

Если в мейозе хромосома с геном А отошла к одному полюсу, то к этому же полюсу, т. е. в ту же гамету, может попасть хромосома как с геном В, так и с геном b. Следовательно, с одинаковой вероят­ностью ген А может оказаться в одной гамете и с геном В, и с ге­ном b. Оба события равновероятны. Поэтому сколько будет гамет АВ, столько же и гамет Аb. Такое же рассуждение справедливо и для гена а, т. е. число гамет аВ всегда равно числу гамет аb. В ре­зультате независимого распределения хромосом в мейозе гибрид образует четыре типа гамет: АВ, Аb, аВ и аb в равных количествах. Это явление было установлено Г. Менде­лем и названо законом независимого расщепления или вторым законом Менделя. Он формулируется так: рас­щепление по каждой паре генов идет независимо от других пар генов.

4.Решетка Пеннета. Независимое расщепление можно изобразить в виде таблицы (см. рис. 35). По имени генетика, впервые предложившего эту таблицу, она названа решеткой Пеннета. Поскольку в дигибридном скрещивании при независимом насле­довании образуются четыре типа гамет, количество типов зигот, образующихся при случайном сли­янии этих гамет, равно 4×4, т. е. 16. Ровно столько клеток в решетке Пеннета. Вследствие доминирования А над а и В над b раз­ные генотипы имеют одинаковый фенотип. Поэтому количество фенотипов равно только четырем. Например, в 9 клетках решетки Пеннета из 16 возможных сочетаний расположены комбинации, имеющие одинаковый фенотип — желтые гладкие семена. Геноти­пы, определяющие данный фенотип, таковы: 1ААВВ: 2ААВb: 2АаВВ: 4АаВb.

Число различных генотипов, образующихся при дигибридном скрещивании, равно 9. Число фенотипов в F₂ при полном доминиро­вании равно 4. Значит, дигибридное скрещивание есть два незави­симо идущих моногибридных скрещивания, результаты которых как бы накладываются друг на друга.

В отличие от первого закона, который справедлив всегда, второй закон относится только к случаям независимого наследования, когда изучаемые гены расположены в разных парах гомологичных хромосом.

Статистический характер законов Г. Менделя. Пусть в скрещи­вании Аа×Аа получено только четыре потомка. Можно ли точно предсказать генотип каждого из них? Неверно думать, что соотно­шение непременно будет равно 1АА: 2Аа: 1аа. Может случиться так, что все четыре потомка будут иметь генотип АА или Аа. Воз­можно и любое другое соотношение, например, три особи с геноти­пом Аа и одна — аа. Значит ли это, что закон расщепления в данном случае нарушается? Нет, закон расщепления не может быть поко­леблен результатами скрещиваний, в которых обнаружено отклоне­ние от ожидаемого соотношения, в нашем случае 1:2:1. Причина данного явления состоит в том, что законы генетики носят статисти­ческий характер. Это означает, например, что соотношение фено­типов потомков, ожидаемых в скрещивании гетерозигот 3:1, будет выполняться тем точнее, чем больше потомков. В опыте по скрещи­ванию сортов гороха с желтыми и зелеными семенами Г. Мендель в F₂ получил очень большое количество семян и поэтому расщепле­ние оказалось 3,01:1, т. е. близко к теоретически ожидаемому.

Точное выполнение соотношений 3:1, 9:3:3:1 и других возможно лишь при большом количестве изучаемых гибридных особей.

Когда Мендель ставил свои опыты, науке еще ничего не было известно ни о хромосомах и генах, ни о митозе и мейозе. Несмотря на это, Мендель, точно учтя и обдумав результаты расщепления, записал их с помощью той буквенной символики, которой мы пользуемся до сих пор. В этом проявилась мощь мышления Г. Мен­деля.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

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