Занятие 9

тема: Закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.

Цель: Ознакомиться с наследованием признаков, сцепленных с полом. Освоить методику решения задач по теме «Наследование признаков, сцепленных с полом».

Теоретическая часть:

Пол, как и любой другой признак организма, наследственно детерминирован. Важнейшая роль в генетической детерминации пола и в поддержании закономерного соотношения полов при­надлежит хромосомному аппарату.

Каждому виду животных и двудом­ных растений свойственно примерно равное количество особей мужского и женского пола, т. е. соотношение полов, близкое к расщеплению 1:1.

Указанное соотношение хорошо совпадает с расщеплением в анализирующем скрещивании, когда одна из скрещивающихся форм является гомозиготной ни рецессивному гену аа, а дру­гая — гетерозиготна Аа. В потомстве в этом случае наблюдается расщепление в отношении 1 Аа: 1 аа. Если пол наследуется по такому же принципу, как и другие признаки, то следует пред­положить, что один пол, например женский, должен быть гомозиготным, а мужской гетерозиготным или наоборот. Тогда рас­щепление по полу должно быть в каждом поколении равным 1:1, что и имеет место в действительности у раздельнополых видов.

Однако эти факты не могли дать доказательства гомо- и гетерозиготности полов, пока они не были сопоставлены с цитологическими данными. Оказалось, что у животных особи женского и мужского пола различаются по хромосомным наборам. Так, у самок некоторых видов (дрозофила) все хромосомы парные, а у самцов две хромосомы гетероморфные, причем одна из них такая же, как и у самки. Такие хромосомы, по которым различаются особи мужского и жен­ского пола, получили название половых хромосом. Те половые хромосомы, которые являются парными у одного из полов, на­зываются Х-хромосомами. Непарная половая хромосома, имею­щаяся только у особей одного пола и отсутствующая у другого, была названа У-хромосомой. Хромосомы, по которым мужской и женский пол не различаются, называются аутосомами.

Таким образом, у дрозофилы особи обоих полов имеют по 6 одинаковых аутосом плюс половые хромосомы XX у самок и XУу самцов. Поскольку у самок Х-хромосомы парные, в ре­зультате мейоза у них будут образовываться одинаковые яйце­клетки, каждая с одной Х-хромосомой. Пол, производящий одинаковые гаметы в отношении половых хромосом, называется гомогаметным. У самца же будут образовываться спермато­зоиды двух сортов: с Х- или У-хромосомой, причем в равных количествах, в соответствии с механизмом мейоза, поэтому муж­ской пол дрозофилы называется гетерогаметным.

Подобный тип определения пола (♀ — XX, ♂— XУ) найден у всех млекопитающих, в том числе у человека, двукрылых на­секомых, некоторых рыб и т. п.

Дальнейшие исследования показали, что гетерогаметность не всегда присуща именно мужскому полу. Например, у птиц, некоторых рыб и бабочек гетерогаметным полом является жен­ский, а гомогаметным — мужской. Яйцеклетки у этих животных двух типов: с Х- и У-хромосомами, а сперматозоиды несут только Х-хромосому.

Из изложенного ясно, что расщепление по полу может быть объяснено распределением половых хромосом у гетерогаметного и гомогаметного полов в мейозе при образовании гамет и их сочетанием при оплодотворении.

Признаки, сцепленные с полом. Для менделевских законо­мерностей не имеет значения, каким полом привносятся доми­нантные или рецессивные гены. Это правильно для всех слу­чаев, когда гены находятся в аутосомах, одинаково представ­ленных у особей обоих полов. В том случае, когда гены находятся в половых хромосомах, характер наследования обус­ловлен поведением этих хромосом в мейозе и их сочетанием при оплодотворении. Генетическими исследованиями установ­лено, что у дрозофилы У - хромосома, в отличие от Х-хромосомы, за некоторым исключением, не содержит генов, т. е. наслед­ственно инертна. Поэтому гены, находящиеся в Х-хромосоме, как правило, не имеют аллелей в У-хромосоме. В силу этого рецес­сивные гены в Х-хромосоме гетерогаметного пола могут прояв­ляться. Следовательно, признаки, гены которых находятся в по­ловых хромосомах, должны наследоваться своеобразно.

Признаки, определяемые генами, находящимися в Х-хромосомах, называют признаками, сцепленными с полом.

Наследование признаков, сцепленных с полом, при гетеро­гаметности мужского пола. От скрещивания белоглазых самцов дрозофилы с красноглазыми самками в первом поколении все потомство (самки и самцы) красноглазое. Следова­тельно, ген красноглазости доминантный, а ген, определяющий белую окраску глаз, рецессивный. В F₂ происходит расщепление в отношении 3 красноглазых к 1 белоглазой мухе, но белые глаза только у половины самцов, самки все красноглазые. Это кажется отступлением от менделевских закономерностей.

В обратном скрещивании, когда белоглазая самка скрещи­вается с красноглазым самцом, в первом же поколении на­блюдается расщепление в отношении 1 белоглазая : 1 красно­глазая. При этом белоглазыми казываются только самцы, а все самки красноглазые, т. е. дочери наследуют крас­ную окраску глаз от отцов, а сыновья белый цвет глаз—от матерей. Такой тип передачи признаков от матерей к сыновьям, а от отцов – дочерям получил название „наследования крест-накрест" или "крисс-кросс".

У человека также известны случаи наследования признаков сцепленных с полом. К ним относятся, в частности, дальтонизм (красно-зеленая цветная слепота) и гемофилия (несвертывае­мость крови), определяемые рецессивными генами. Так как у человека мужской пол гетерогаметен, подобные признаки чаще проявляются у мужчин, а передатчиками таких заболева­нии служат здоровые женщины, которые несут эти гены в гетерозиготном состоянии.

Выполнение работы:

Задачи

1. Две красноглазые длиннокрылые особи дрозофилы при скрещивании между собой дали следующее потомство:

самок: 3/4 красноглазых длиннокрылых, 1/4 красноглазых с зачаточными крыльями;

самцов: 3/8 красноглазых длиннокрылых, 3/8 белоглазых длиннокрылых, 1/8 красноглазых с зачаточными крыльями, 1/8 белоглазых с зачаточными крыльями.

Как наследуются данные признаки? Каковы генотипы ро­дителей?

2. Белоглазая самка дрозофилы скрещена с красногла­зым самцом. Какова будет окраска глаз у потомства от воз­вратного скрещивания самки первого поколения с ее отцом? От возвратного скрещивания самца первого поколения с его матерью?

3. Гомозиготная красноглазая самка дрозофилы скреще­на с белоглазым самцом. Какова будет окраска глаз у по­томства от возвратного скрещивания самки F₁с ее отцом? От .возвратного скрещивания самца F₁с его матерью?

4. Отец и сын — дальтоники, а мать различает цвета нор­мально. Правильно ли будет сказать, что в этой семье сын унаследовал свой недостаток от отца?

5. Девушка, имеющая нормальное зрение, отец которой бы дальтоником, выходит замуж за мужчину с нормальным зрением, отец которого также был дальтоником. Какое зрение может быть у потомства от этого брака?

6. Нормальные в отношении зрения мужчина и женщи­на имеют:

1) Сына дальтоника, имеющего дочь с нормальным зре­нием.

2) Дочь с нормальным зрением, имеющую двух сыновей, один из которых — дальтоник.

3) Дочь с нормальным зрением, пять сыновей которой не дальтоники. Каковы вероятные генотипы родителей, детей и внуков?

7. Какое потомство может возникнуть в браке между женщиной—носительницей дальтонизма и мужчиной с нор­мальным зрением при нерасхождении Х-хромосом у женщи­ны? Каков пол потомков?

8. У мужа и жены нормальное зрение, несмотря на то, что отцы обоих страдают цветовой слепотой. Какова вероят­ность того, что первый ребенок этой четы будет: сыном с нормальным зрением; дочерью с нормальным зрением; сыном, страдающим цветовой слепотой; дочерью, страдающей цвето­вой слепотой?

9. Если черная кошка принесла котят, один из которых имеет черепаховую окраску шерсти, а три — черную, то что вы можете сказать об окраске шерсти у отца этих котят? ( о поле этих котят? ^*

^* Коты бывают черные и рыжие, кошки — черные, рыжие и черепа­ховые. Признак сцеплен с полом, черепаховая окраска — неполнодоминантный признак.

10. От черной кошки и черного кота родилось три котенка; кошка с черепаховой окраской и два кота с черной окраской. Как это можно объяснить?

11. Известно, что черепаховая окраска бывает только у кошек. Сообщают, однако, что иногда (очень редко) рождаются коты с черепаховой окраской. Как это можно объяснить?

Примеры решения задач:

Задача 1

Дано:

Дроз.

Цвет глаз

Длина крыльев

Р: ♀кр. дл. х ♂кр. дл.

F₁: ♀ 3/4 кр. дл., 1/4 кр. з.

♂ 3/8 кр. дл., 3/8 б. дл., 1/8 кр. зач., 1/8 б. з.

Признаки-? Р-?

Решение:

1) Проведем генетический анализ по признаку цвет глаз.

Р

Неодинаковое расщепление => признак сцеплен с полом

: ♀ кр. х ♂ кр.

F₁: ♀ 4/4 кр. 1:0

♂ 4/8 кр. : 4/8 б. 1:1

Исходя из расщепления в F₁: кр. – w+ (домин.), б. – w (рецес.)

Установим генотипы родителей:

w+

w+

Т.к. в F₁ находятся особи с белыми глазами, то ген белоглазости потомки могли унаследовать только от матери => она гетерозиготна.

w

Р: ♀ х ♂

кр. кр.

2) Проведем генетический анализ по признаку длинна крыльев.

Р: ♀ дл. х ♂ дл.

F₁: ♀ 3/4 дл. : 1/4 зач. 3:1

♂ 6/8 дл. : 2/8 зач. 3:1

Исходя из расщепления в F₁:

дл. – Vg+ (домин.), зач. – Vg (рецес.); 3:1 => II з-н Менделя => родители гетерозиготны

Установим генотипы родителей:

Vg+

Vg+

Р

Vg

Vg

: ♀ х ♂

дл. дл.

3) Общая схема генотипа родителей.

w+

w

w+

Р: ♀ х ♂

кр. дл. кр. дл.

Вопросы для проверки знаний:

1. Какие признаки называются сцепленными с полом?

2. Какие хромосомы называются половыми?

3. Какой пол называют гомогаметным?

4. Какой пол называют гетерогаметным?

5. Назвать типы определения пола.

6. Сформулировать балансовую теориюопределения пола.

7. Как определяется пол у человека?

8. Назвать критерии сцепления признаков с полом.

9. Какие признаки называют ограниченными полом? Привести примеры.

10. Какие признаки называются зависимыми от пола? Привести примеры.

занятие 11

тема: Закономерности наследования признаков в популяциях.

Цель: Ознакомиться с наследованием признаков в популяциях. Освоить методику решения задач по теме «Генетика популяций».

Теоретическая часть:

Биологический вид – это совокупность особей, занимающих определенный ареал, имеющих морфологическое, физиологическое, генетическое и поведенческое сходство, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство.

Особи вида расселены на занимаемой ими территории неравномерно. Вследствие этого вид распадается на более мелкие единицы, относительно изолированные друг от друга. Они называются популяциями.

Популяция – это совокупность особей одного вида, длительно населяющих одну территорию, имеющих сходный генофонд вследствие свободного скрещивания между собой.

Обширность ареала, занимаемого популяцией, зависит от многих причин. Одним из факторов, определяющих размер ареала природных популяций, является подвижность особей. Например: популяция виноградной улитки не может занимать большой ареал, популяция птиц – наоборот.

Совокупность генов популяции называется ее генофондом. Генофонды популяций составляют генофонд вида. Особи одной популяции имеют разные генотипы (АА, Аа, аа), т.е. обладают генетическим полиморфизмом в отличие от чистых линий, представляющих совокупность однородных гомозиготных особей. Отбор не может идти в чистых линиях, он идет только в популяциях.

Все популяции можно условно разделить на три категории в зависимости от степени их изолированности, а также от регулярности и постоянства связей между особями разных популяций.

1.Самые крупные географические популяции – разобщены географическими факторами (горы, реки и т.д.). такие популяции относительно независимы, самостоятельны. Связи между ними возникают эпизодически. Да и то преимущественно в приграничных районах.

2.В состав географических популяций входят экологические популяции, разобщенные между собой вследствие действия экологических факторов (климат, сезонность и т.д.). таковыми можно считать популяции летнего и осеннего лета бабочек, двукрылых и других насекомых; пресноводные и морские популяции лососевых рыб и т.д. изоляция экологических популяций относительна, поскольку возможны более регулярные миграции особей одной популяции в другую. Связи в таких популяциях носят периодический, сезонный характер.

3.Каждая крупная географическая и экологическая популяция состоит из сравнительно мелких элементарных, или локальных популяций, самостоятельность которых носит эпизодический характер. В элементарных популяциях совершаются довольно регулярные и частые миграции особей одной популяции в другую, что обуславливает их сравнительно широкие и постоянные связи.

Популяция – это целостная живая система. Такая биологическая система, как и все живое, сформировалась под влиянием определенных факторов в результате действия естественного отбора. Будучи целостной системой, популяция обладает такими свойствами, как наследственность и изменчивость. Наследственность популяции проявляется определенными закономерностями распределения в ней фенотипов, генотипов и аллелей. Генетический состав популяции относительно постоянен и может изменяться под действием факторов среды.

Популяции свойственны два типа изменчивости: групповая и индивидуальная. И групповая и индивидуальная изменчивость популяции могут носить экологический, модификационный характер.

Исходя из характера и способа размножения особей, различают три группы популяций: апомиктически размножающихся организмов, самоопылителей и перекрестно размножающихся организмов.