Биология / Биология / ЕГЭ. Биология. Пошаговая подг. Садовниченко, 2019, 368с

НЕДЕЛЯ 9. Организм как биологическая система

ГЕНЕТИКА, ЕЁ ЗАДАЧИ

Генетика — это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости и методы управления ими.

Задачами генетики являются: исследование качественных и количественных характеристик наследственного материала, расшифровка тонкой структуры гена и методов регуляции генной активности, поиск генов, вызывающих развитие наследственных болезней человека и методов их «исправления», конструирование с помощью средств генной и клеточной инженерии организмов с ценными признаками, а также полная расшифровка генома человека и других организмов.

НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ — СВОЙСТВА ОРГАНИЗМОВ

Наследственность — это способность организмов передавать свои признаки и свойства в ряду поколений.

Изменчивость — свойство организмов приобретать новые признаки в течение жизни. Признаки организмов можно разделить на качественные è количественные.

Качественные признаки имеют два-три контрастных проявления, которые называют альтернативными признаками, например голубой и карий цвет глаз, тогда как количественные (удойность коров, урожайность пшеницы) не имеют ч¸тко выраженных различий.

МЕТОДЫ ГЕНЕТИКИ

1.Гибридологический метод, или метод скрещиваний, заключается в подборе родительских особей и анализе потомства.

2.Цитогенетический метод основан на исследовании кариотипа: числа, формы и величи- ны хромосом организма.

3.Биохимический метод позволяет определять содержание различных веществ в организме, их избыток или недостаток, а также активность целого ряда ферментов.

4.Молекулярно-генетические методы направлены на выявление вариаций в структуре и расшифровку первичной последовательности нуклеотидов исследуемых участков ДНК.

5.Популяционно-статистический метод позволяет определить генетическую структуру популяции.

6.Метод гибридизации соматических клеток в культуре позволяет определить локализацию опреде- л¸нных генов в хромосомах при слиянии клеток различных организмов, например мыши и хомяка.

ОСНОВНЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ И СИМВОЛИКА

Ãåí — это участок молекулы ДНК, или хромосомы, несущий информацию об определ¸нном признаке или свойстве организма.

Плейотропия — явление, при котором ген может оказывать влияние на проявление сразу нескольких признаков.

Аллельные гены — это варианты гена, определяющие развитие альтернативных (контрастных) признаков организма; расположены в одних и тех же участках гомологичных хромосом; каждый ген этой пары называется аллелью. Различают доминантную и рецессивную аллели.

Доминантная аллель обозначается заглавной буквой (A, B, C и др.). Она отвечает за развитие доминантного признака, который проявляется всегда, и подавляет развитие рецессивного признака.

Рецессивная аллель обозначается строчной буквой (a, b, c и др.). Она кодирует рецессивный признак, который проявляется только в том случае, если рецессивные аллели представлены в обеих парных хромосомах.

Гомозигота (чистая линия) — клетка или организм, несущие одинаковые аллели одного гена (ÀÀ èëè àà).

Гетерозигота — клетка или организм, несущие разные аллели одного гена в парных хромосомах (Àà).

Генотип — совокупность всех генов организма. Фенотип — совокупность признаков организма, об-

условленных взаимодействием генотипа с условиями внешней среды.

Моногибридное скрещивание — скрещивание, при котором скрещиваемые организмы отличаются по одной паре альтернативных признаков.

Дигибридное скрещивание — скрещивание, при котором скрещиваемые организмы отличаются по двум парам альтернативных признаков.

Генетическая символика.

Р — родительские организмы;— материнская особь;— отцовская особь;— знак скрещивания;

F1, F2, F3 и т. д. — гибриды первого, второго, третьего и последующих поколений;

Fà — потомство от анализирующего скрещивания.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

1.Какой из приведённых признаков является примером количественного?

1)цвет глаз

2)склонность к облысению

3)рост человека

4)число пальцев на руках

2.Какой метод необходимо использовать для подтверждения наследования формы венчика у тюльпанов?

1)биохимический

2)гибридологический

3)цитогенетический

4)популяционно-статистический

3.Аллельные гены находятся в

1)одной хромосоме

2)одинаковых участках негомологичных хромосом

3)гомологичных участках аутосом

4)одинаковых участках гомологичных хромосом

4.Гетерозиготным является организм с генотипом

5.Примером плейотропии у человека является

1)подавление геном тёмной окраски волос проявления гена светлой окраски

2)определение одним геном отсутствия потовых желёз и некоторых зубов

3)проявление альбинизма (отсут-

ствия пигмента кожи) у одно-

и разнояйцевых близнецов

4)совместное наследование дальтонизма (цветовой слепоты) и гемофилии (несвёртываемости крови)

6.Какое из следующих утверждений не является положением хромосомной теории наследственности?

1)каждый ген занимает в хромосоме строго отведённое место — локус

2)гены одной хромосомы наследуются сцепленно

3)сцепление генов нарушается только в процессе кроссинговера в профазе митоза

4)сцепление генов нарушается только в процессе кроссинговера в профазе I мейоза

НЕДЕЛЯ 9. Организм как биологическая система

НЕДЕЛЯ 9. Организм как биологическая система

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

7.Наличие какого участка отличает прокариотический геном от эукариотического?

1)промотора

2)оператора

3)экзона

4)интрона

8.Какие типы гамет образуются у организма с генотипом AaBB?

9.При скрещивании двух гетерозиготных по одному гену организмов в соответствии со II законом Менделя (закон независимого расщепления) следует ожидать, что соотношение возможных фенотипов в потомстве будет

10.Чтобы определить, какой признак доминирует, необходимо

1)скрестить гомозиготные формы с альтернативными признаками и получить F1

2)осуществить анализирующее скрещивание

3)скрестить любые формы с альтернативными признаками и провести анализ их потомства

4)скрестить чистые линии с одним из признаков и провести анализ их потомства

11.Примером анализирующего скрещивания является скрещивание

1)AA AA

2)AA Aa

3)Aa Aa

4)Aa aa

12.Какой закон проявится в наследовании признаков при скрещивании организмов с генотипами AaBb AaBb?

1)единообразия гибридов первого поколения

2)расщепления

3)независимого наследования

4)сцепленного наследования

ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Основные положения хромосомной теории

1.Гены расположены в хромосомах. Гены одной хромосомы наследуются совместно, или сцепленно, и называются группой сцепления. Число групп сцепления численно равно гаплоидному набору хромосом.

2.Каждый ген занимает в хромосоме строго определ¸н- ное место — локус.

3.Гены в хромосомах расположены линейно.

4.Нарушение сцепления генов происходит только в результате кроссинговера.

5.Расстояние между генами в хромосоме пропорционально проценту кроссинговера между ними.

6.Независимое наследование характерно только для генов негомологичных хромосом.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ГЕНЕ И ГЕНОМЕ

Геном — это совокупность генов гаплоидного набора хромосом организма.

Геномы прокариот и эукариот имеют некоторые различия организации. У обеих групп считывание гена на- чинается с особого участка ДНК — промотора. С ним связывается фермент РНК-полимераза, обеспечивающий синтез РНК в процессе транскрипции.

Геном прокариот подел¸н на опероны. В оперон входят промотор, оператор и один или несколько генов (рис. 59). Оператор — это регуляторный участок, с которым может связываться белок-репрессор, не позволяющий РНК-полимеразе начать транскрипцию. Структура репрессора закодирована обычно в регуляторном гене, находящемся в другом участке хромосомы.

Гены у прокариот расположены в кольцевой хромосоме, а также в плазмидах — небольших кольцевых или незамкнутых молекулах ДНК, которыми прокариоты могут обмениваться. Обычно плазмиды несут информацию о половых признаках, патогенности и устойчивости к антибиотикам.

45

Рис. 59. Схема строения оперона:

1 — промотор; 2 — оператор; 3 — ген; 4 — РНК-полимераза; 5 — репрессор

НЕДЕЛЯ 9. Организм как биологическая система

применяют анализирующее скрещивание — скрещивание, при котором организм с неизвестным генотипом скрещивается с гомозиготой по рецессивному гену для проверки генотипа. При этом гомозиготные особи по доминантному гену расщепления в потомстве не дают, тогда как в потомстве гетерозиготных наблюдается равное количество особей как с доминантным, так и с рецессивным признаками:

Правило чистоты гамет:

При гаметогенезе гены одной пары разделяются, т. е. каждая гамета нес¸т только

один вариант гена.

Третий закон Менделя (закон независимого расщепления признаков):

При скрещивании гомозиготных родительских форм, отличающихся по двум и более парам признаков, во втором поколении будет происходить независимое расщепление данных признаков в соотношении 3:1 по фенотипу (9:3:3:1 при дигибридном скрещивании) и их независимое комбинирование.

* На данном месте может находиться как доминантный, так и рецессивный ген.

Третий закон Менделя применим только к случаям независимого наследования, когда гены расположены в разных парах гомологичных хромосом.

РЕШЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ. СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМ СКРЕЩИВАНИЯ

Вс¸ разнообразие генетических задач можно свести к тр¸м типам: расч¸тные задачи, задачи на определение генотипа и задачи на установление типа наследования признака.

Особенностью ðàñ÷¸тных задач является наличие информации о наследовании признака

èфенотипах родителей, по которым легко установить и генотипы родителей. В них требуется установить генотипы и фенотипы потомства.

Âзадачах на определение генотипа также приводится характер наследования признака

èставится задание определить генотипы потомства по генотипам родителей или наоборот.

НЕДЕЛЯ 9. Организм как биологическая система

НЕДЕЛЯ 9. Организм как биологическая система

 задачах на определение характера наследования признака приводятся только фенотипы родителей и потомства. Вопросами таких задач является именно выяснение характера наследования признака.

Задача 1. Какую окраску будут иметь семена сорго, полученного в результате скрещивания чистых линий этого растения с т¸мной и светлой окраской семян, если известно, что т¸мная окраска доминирует над светлой? Какую окраску будут иметь семена растений, полученных от самоопыления этих гибридов?

Решение.

1.Обозначаем аллели: À — т¸мная окраска семян, à — светлая окраска семян.

2.Составляем схему скрещивания:

а) сначала записываем генотипы родителей, которые по условию задачи являются гомо-

б) затем записываем гаметы в соответствии с правилом чистоты гамет:

г) согласно закону доминирования все гибриды первого поколения будут иметь т¸мную окраску, поэтому подписываем под генотипом фенотип.

Ответ: в первом поколении все растения будут иметь т¸мную окраску семян, а во втором 3/4 растений будут иметь т¸мные семена, а 1/4 — светлые.

Задача 2. У крыс ч¸рная окраска шерсти доминирует над бурой, а нормальная длина хвоста — над укороченным хвостом. Сколько потомков во втором поколении от скрещивания гомозиготных крыс с ч¸рной шерстью и нормальным хвостом с гомозиготными крысами с бурой шерстью и укороченным хвостом имели ч¸рную шерсть и укороченный хвост, если всего родилось 80 крысят?

Решение.

1. Записываем условие задачи:

À — ч¸рная шерсть, à — бурая шерсть;

 — нормальная длина хвоста, b — укороченный хвост. F2 À_bb ?

1.У кукурузы ген вздутости з¸рна доминирует над сморщенностью з¸рна вследствие недостатка крахмала. Какое расщепление следует ожидать во втором поколении при скрещивании двух гомозиготных растений со вздутым и сморщенным зерном?

2.От серых крольчих и серых кроликов было получено потомство — 503 серых и 137 белых крольчат. Какой цвет шерсти кроликов является доминантным? Какой — рецессивным?

3.В результате гибридизации диких коричневых норок с голубовато-серыми алеутскими были получены зверьки первого поколения, имеющие только коричневую окраску. Какой закон независимого наследования проявился в этом случае?

4.Что можно сказать о характере доминирования ч¸рной окраски шерсти у одной из пород кроликов, если при гибридизации с белыми кроликами вс¸ первое поколение крольчат имело серую окраску?

5.В стаде были коровы ч¸рной и красной мастей. Бык имел ч¸рную окраску шерсти. Телята, которые появлялись в этом стаде, были все ч¸рные. Какой цвет шерсти является доминантным? Какой рецессивным? Какие потомки будут у этих телят?

6.Томаты, полученные от гибридизации растений с грушевидными и шаровидными плодами, имели только шаровидные плоды. Второе поколение томатов, выросшее из семян, извлеченных из шаровидных плодов, имело 1780 растений с шаровидными плодами и 603 с грушевидными. Каким образом следует вести гибридизацию, чтобы в потомстве половина томатов имела шаровидные плоды, а половина — грушевидные?

7.Плоды арбуза могут иметь зел¸ную или полосатую окраску. Все арбузы, полученные от скрещивания растений с зел¸ными и полосатыми плодами, имели только зел¸ный цвет корки. Какая окраска плодов арбуза может быть во втором поколении?

8.У овса нормальный рост доминирует над карликовостью (низкорослостью). Какова высота стеблей у растений овса, полученных от скрещивания гомозиготных организмов нормального роста с низкорослыми растениями? Какими будут растения во втором поколении?

НЕДЕЛЯ 9. Организм как биологическая система

НЕДЕЛЯ 10. Организм как биологическая система