Тема 2. Проявление основных закономерностей наследования на примере менделирующих признаков (моно-полигибридное скрещивание)

I закон Менделя (закон единообразия гибридов первого поколения)

Г. Мендель проводил скрещивание растений гороха, которые отличались одной парой альтернативных признаков - моногибридное скрещивание (желтью и зеленые семена), и на основе полученных результатов сформулировал закон, который называется законом единообразия гибридов первого поколения (I закон Г.Менделя):

при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся одной парой альтернативных признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу. У гибридов проявляются доминантные признаки родителей.

Схема скрещивания или брака записывается с помощью определенных символов:

1. для обозначения родителей используется буква Р (лат. Parentes -родители)

2. женский генотип записывается первым и имеет символ 9 . мужской генотип имеет символS

3. скрещивание или брак обозначаются знаком - х

4)потомство, получающееся после скрещивания или брака обозначается буквой F. (лат. Filii - дети).

Обозначим гены: А - желтая окраска гороха а - зеленая окраска гороха

Р.: ' $АА х (?аа Гаметы: А а

F, Аа - 100%

Фенотип - желтая окраска семян

Генотип - гетерозиготы

II Закон Менделя (закон расщепления)

При скрещивании гетерозиготных особей (гибридов Fi), которые анализируются по одной паре альтернативных признаков, во втором

10

поколении (F₂) наблюдается расщепление по фенотипу в отношении 3 : 1 и по генотипу1:2:1.

При скрещивании между собой гибридов первого поколения , во втором поколении происходит фенотипическое расщепление: 3/4 особей имеют доминантное проявление признака, 1/4 - рецессивное:

Р.: ?Аа х б¹Аа

Гаметы: А, а А, а

F|; АА, Аа, Аа,аа

Генотипы: 1 : 2 : 1

Фенотипы: желтые семена (75%), зеленые семена (25%).

В основе II закона Г. Менделя лежит «правило чистоты гамет»: у гетерозиготных особей доминантный и рецессивный аллели не смешиваются, не изменяются и не влияют друг на друга, а при мейозе в каждую из гамет попадает только один аллель гена - доминантный или рецессивный, то есть, гаметы по сути «чистые», они несут только по одному аллелю гена.

Анализирующее скрещивание.

Известно, что особи с генотипом АА и Аа имеют одинаковый фенотип. Для того, чтобы определить, какой генотип у организмов, имеющиходинаковый фенотип, применяют анализирующее скрещивание. При этом особей, генотип которых следует определить, скрещивают с особями, гомозиготными по рецессивному гену (т.е. имеющими генотип аа). Если в результате такого скрещивания образуются два типа потомков, т.е. произойдет расщепление 1 :1, то исходная родительская особь была гетерозиготной (Аа) и продуцировала два сорта гамет - А и а :

Р.: $ Аа х с?аа

Гаметы: А, а а

F, Аа, аа

50%: 50%

Если в результате анализирующего скрещивания образуется один тип потомков, т.е. расщепления не наблюдается, все потомки будут схожими на анализируемую особь как генотипически, так и фенотипически, то исходная

II

F_2:

родительская особь была гомозиготной (АА) и продуцировала один сорт гамет -А:

-

Р.: $АА х с?аа

■

Гаметы: А а

F, Аа

III За кон Менделя (закон независимого наследования и комбинирования признаков >

Г.Мендель анализировал семена гороха по двум парам альтернативным признакам - цвет - желтый и зеленый и форма - гладкая и морщинистая (пример дигибридного скрещивания):

А - желтый цвет семян гороха В - гладкая форма семян гороха

а - зеленый цвет семян гороха в - морщинистая форма семян

(желтые гладкие) (зеленые морщинистые) Р.: ?ААВВ х ^аавв

Гаметы: АВ ав

F,_: АаВв

Генотип: дигетерозигота(100%)

Фенотип: желтые гладкие семена (100%)

Все гибриды первого поколения одинаковые как по генотипу (дигегерозиготные), так и по фенотипу (семена гороха желтые гладкие). В данном случае проявился I закон Г.Менделя.

При скрещивании гибридов I поколения (F,) Г. Мендель обнаружил, что признаки наследуются независимо (цвет семян гороха наследуется независимо от формы), а также в F₂ появляются потомки с комбинированными признаками т.е. исходные фенотииические формы были:

а) желтые гладкие и зеленые морщинистые.

б) в F₂ получили - желтые гладкие и зеленые морщинистые, а также комбинированные формы - желтые морщинистые и зеленые гладкие.

12

Напишем генотипы родителей и гаметы, которые они продуцируют.

Р.: $ AaBb x с? АаВЬ

Гаметы: АВ, ab, Ab, aB AB, ab, Ab, аВ

Используя решетку Пеннета, впишем по горизонтали мужские гаметы, а по вертикали - женские. В клетках таблицы, которые находятся на пересечении горизонтальных и вертикальных линий, впишем генотипы гибридов F₂

9<?	АВ	Ab	аВ	ab
АВ	ААВВ	ААВЬ	АаВВ	АаВЬ
Ab	ААВЬ	AAbb	АаВЬ	Aabb
аВ	Aabb	АаВЬ	ааВВ	ааВЬ
ab	АаВЬ	Aabb	ааВЬ	aabb

Таким образом, расщепление по фенотипу во втором поколении при дигибридном скрещивании ожидается в соотношении 9 : 3 : 3 : 1, то есть:

• 9/16 - желтые гладкие семена (А-В-);

• 3/16 - желтые морщинистые (A-bb);

• 3/16 - зеленые гладкие (ааВ-);

• 1/16 - зеленые морщинистые (aabb).

Соотношение доминантных и рецессивных форм в F₂ из каждой пары определяется как при моногибридном скрещивании - 3 : 1 (12/16 семян желтого цвета и 4/16 зеленых, 12/16 частей семян гладкой формы и 4/16 части морщинистых).

Таким образом, расщепление по каждой паре признаков при дигибридном скрещивании происходит независимо один от другого (при данном скрещивании наблюдается расщепление признаков в отношении цвета семян - 3 части желтых и 1 часть зеленых семян, а также в отношении формы семян - 3 части гладких и 1 часть морщинистых).

Общая закономерность расщепления по фенотипу при дигибридном скрещивании определяется формулой (3 : 1) , по генотипу (1:2:1). При этом во втором поколении проявляются у особей новые комбинации признаков (желтые морщинистые семена и зеленые гладкие), каких не наблюдалось у исходных родительских форм.

13

При полигибридном скрещивании общая формула расщепления по фенотипу - (3 : 1)" по генотипу - (1 : 2 : I)", где п - степень гетерозиготности.

Явление независимого наследования и комбинирования признаков при полигибридном скрещивании подчиняется III закону Г. Менделя, который формулируется так:

при скрещивании гомозиготных особей, которые отличаются двумя и больше парами альтернативных признаков, во втором поколении F₂ наблюдается независимое наследование и комбинирование признаков если гены, которые отвечают за эти признаки, расположены в разных гомологичных хромосомах.

Лексико-грамматические задания:

обозначается каким знаком что

записывается каким символом

с помощью чего буквы определенных знаков символов

Задание №1. Ответьте на вопросы:

1) что записывается с помощью определенных символов ( Р.: $ АА х S аа)?

2. какая буква используется для обозначения родителей?

3. какой генотип записывается первым, а какой - вторым?

4. что обозначается знаком умножения (х)?

5. что записывается с помощью буквы F|? 6)

Задание №2. Составьте из простых предложений сложноподчиненное с придаточным условия (используйте двойной союз если..., то...).

1 а) в результате скрещивания образуются два типа потомков (т.е. произойдет расщепление в отношении 1:1)

б) исходная родительская особь была гетерозиготной.

2 а) анализируемая родительская особь была гомозиготной.

\4

б) потомство от такого скрещивания будет единообразным и расщепление не произойдет. 3 а) скрещиваемые особи гомозиготны и отличаются одной парой альтернативных признаков.

б) всё потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу.

Задание №3. На основе данной информации сформулируйте первый, второй и третий законы Менделя, дайте второе название этих законов.

I Закон Менделя	II Закон Менделя	III Закон Менделя
1. Скрещивание	Моногибридное	Скрещивание
гомозиготных особей,	скрещивание	гомозиготных особей,
отличающихся парой	гетерозиготных	отличающихся двумя
альтернативных	особей.	и больше парами
признаков.		альтернативных признаков.
2. Все потомство в	Во втором поколении	Во втором поколении
первом поколении	наблюдается	наблюдается
единообразно как по	расщепление по	независимое
фенотипу, так и по	фенотипу в	наследование и
генотипу.	отношении 3:1 и по	комбинирование
	генотипу 1:2:1	признаков.

Задание №4. Прочитайте информацию об анализирующем скрещивании и расскажите с опорой на вопросный план:

1. что называется анализирующим скрещиванием?

2. какие особи при этом скрещиваются?

3. каким будет потомство, если анализируемая родительская особь была гомозиготной (АА)?

4. какой была родительская особь, если произойдет расщепление в отношении 1:1?

Задание № 4. Составьте из простых предложений сложноподчиненное с придаточным условия (используйте двойной союз если..., то...).

1 а) в результате скрещивания образуются два типа потомков (т.е. произойдет расщепление в отношении 1:1)

б) исходная родительская особь была гетерозиготной.

15

2 а) анализируемая родительская особь была гомозиготной.

б) потомство от такого скрещивания будет единообразным и расщепление не произойдет.

3 а) скрещиваемые особи гомозиготны и отличаются одной парой

альтернативных признаков.

б) всё потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу.

Решение типовых задач

Задачи на моногибридное скрещивание

1. У человека карие глаза доминируют над голубыми. Гомозиготный кареглазый мужчина женился на голубоглазой женщине. Обозначьте:

а) гены,

б) генотипы родителей,

в) напишите схему брака,

г) какой цвег глаз будут иметь их дети?

д) какой закон Менделя проявился, сформулируйте его.

Решение:

Обозначим гены: А - ген карих глаз а - ген голубых глаз Генотип родителей:

? - аа

S - АА

Пропись брака:

Р: ? аа х $ АА

Гаметы: а А

F| : Аа

Ответ: все дети будут кареглазые. В данной ситуации проявился I закон Менделя (закон единообразия гибридов I поколения): при скрещивании гомозиготных особей, которые отличаются одной парой альтернативных признаков, все потомство будет одинаковое как по генотипу, так и по фенотипу.

Задачи на дигибридное скрещивание

2. Карие глаза у человека доминируют над голубыми, а умение владеть правой рукой - над левой рукой. Кареглазый мужчина-левша женился на голубоглазой леворукой женщине. Обозначте:

16

а) гены;

б) генотипы родителей;

в) напишите схему брака;

г) какие признаки и в каком соотоношении можно ожидать у их будущих детей ?

Обозначим гены: I пара признаков: А-карие глаза

а - голубые глаза

II пара признаков: В - праворукость в - леворукость

Запишем генотипы родителей:

5 - голубоглазая (аа) леворукая (вв): аавв

S - кареглазый (АА или Аа) леворукий (вв): Аавв, Аавв

Запишем пропись брака:

I вариант (мужчина гомозиготен по гену карих глаз)

Р: $ аавв х S ААвв

Гаметы: ав Ав

F,: Аавв (100% все дети будут кареглазые и левши).

II вариант ( мужчина гетерозиготен по гену карих глаз)

Р : $ аавв х с? Аавв

Гаметы: ав Ав, ав

Fi : Аавв, аавв

кареглазые голубоглазые

левши левши

50% 50%

Ответ: в случае гомозиготности отца по гену карих глаз, все дети будут кареглазые левши (100%), если отец гетерозиготен, то 50% детей будут кареглазые левши, а 50% - голубоглазые левши.

Задачи для самостоятельного решения

1. Кареглазый гетерозиготный мужчина женился на кареглазой гетерозиготной женщине. Обозначте: а ) гены;

б) генотипы родителей;

в) напишите схему брака;

г) какие признаки и в каком соотоношении можно ожидать у их будущих детей;

д) могут ли от этого брака родится голубоглазые дети?

17

Ответ: Могут, с вероятностью 25% или 'Л.

2. У человека умение лучше владеть правой рукой - доминантный признак, а левой - рецессивный. Мужчина - правша, мать которого была левшой, женился на женщине - левше. Обозначте

а) гены;

б) генотипы родителей;

в) напишите схему брака;

г) какова вероятность рождения ребенка - левши у этих родителей?

Ответ: Вероятность рождения ребенка - левши у этих родителей составляет 50% или 14.

3. У человека темные волосы (А) доминируют над светлыми (а), карие глаза (В) над голубыми (а). Мужчина с генотипом АаВв женился на женщине с генотипом аавв. Обозначте

а) гены;

б) генотипы родителей;

в) напишите схему брака;

г) какие признаки и в каком соотоношении можно ожидать у их будущих детей ?

Ответ: Темноволосые кареглазые (генотипы АаВв) - 25%, светловолосые голубоглазые (аавв) - 25%; темноволосые голубоглазые (Аавв) - 25%; светловолосые кареглазые (ааВв) - 25%.