Моногибридное скрещивание - это скрещивание, для которого характерным является отличие родительских форм друг от друга по имеющейся одной паре альтернативных, контрастных признаков. Признаком называют любую особенность организма, любое его свойство либо качество, по которому возможно различить особи. У растений таким свойством является, например, форма венчика (асимметричный или симметричный), его окраска (белый или пурпурный) и т. д. К признакам относят также скорость созревания (позднеспелость либо скороспелость), а также стойкость либо восприимчивость к тем или иным заболеваниям.
Все свойства в совокупности, начиная с внешних и заканчивая определенными особенностями в функционировании или структуре клеток, органов, тканей, называются фенотипом. Данное понятие может быть использовано и по отношению к одному из имеющихся альтернативных признаков.
Проявление свойств и признаков осуществляется под контролем существующих наследственных факторов - другими словами, генов. В совокупности гены формируют генотип.
Моногибридное скрещивание по Менделю представлено скрещиванием гороха. При этом имеют место такие достаточно хорошо заметные альтернативные свойства, как белые и зеленая и желтая окраска незрелых бобов, морщинистая и гладкая поверхность семян и прочие.
Проводя моногибридное скрещивание, Г. Мендель, австрийский ботаник Х I Х в., выяснил, что в первом поколении (F1) все гибридные растения обладали цветками пурпурного оттенка, белая же окраска не проявилась. Так был выведен первый о единообразии образцов первого поколения. Кроме того, ученый установил, что в первом поколении все образцы являлись однородными и по всем семи исследуемым им признакам.
Таким образом, моногибридное скрещивание предполагает для особей первого поколения наличие альтернативных признаков только одного родителя, в то время как свойства другого родителя как бы исчезают. Преобладание свойств Г. Мендель назвал доминированием, а сами признаки - доминантными. Не проявляющиеся качества ученый назвал рецессивными.
Проводя моногибридное скрещивание, Г. Мендель подверг самоопылению выращенные гибриды первого поколения. Сформировавшиеся в них семена ученый высеял снова. В итоге он получил следующее, второе поколение (F2) гибридов. В полученных образцах отмечалось расщепление по альтернативным признакам в примерном соотношении 3:1. Другими словами, три четверти особей второго поколения имели доминантные свойства, а одна четверть - рецессивные. В результате этих опытов Г. Мендель сделал вывод, что рецессивный признак в образцах был подавлен, но не исчез, проявившись во втором поколении. Данное обобщение получило название «Закон расщепления» (второй закон Менделя).
Дальнейшее моногибридное скрещивание ученый проводил с целью выявить, как будет происходить наследование в третьем, четвертом и следующих поколениях. Он выращивал образцы, используя самоопыление. В результате опытов было выявлено, что растения, признаки которых являются рецессивными (белые цветки, к примеру), в последующих поколениях осуществляют воспроизведение потомства только с этими (рецессивными) свойствами.
Несколько по-другому повели себя растения второго поколения, свойства которых были названы Г. Менделем доминантными (обладатели, например, пурпурных цветков). Среди этих образцов ученый, анализируя потомство, выявил две группы, имеющие абсолютные внешние различия по каждому определенному признаку.
Для особей, отличающихся по двум признакам, применяется Задачи по определению сравнительно просты, при их решении применяются законы Менделя.
Текущая страница: 8 (всего у книги 16 страниц) [доступный отрывок для чтения: 11 страниц]
Шрифт:
100% +
§ 30. Дигибридное скрещивание. Закон независимого наследования признаков
1. Могут ли два организма одного вида различаться только по одному признаку?
Все организмы одного вида обычно отличаются друг от друга по многим признакам.
Если две особи отличаются друг от друга по двум признакам, то скрещивание между ними называется дигибридным , если по трём – тригибридным и т. д. Скрещивание особей, различающихся по многим признакам, называется полигибридным .
Установив закономерности наследования одного признака, Г. Мендель исследовал характер расщепления при скрещивании двух чистых линий гороха, различающихся по двум признакам: цвету семян (жёлтые или зелёные) и форме семян (гладкие или морщинистые). При таком скрещивании признаки определяются различными парами генов: одна аллель отвечает за цвет семян, другая – за форму. Жёлтая окраска горошин (А ) доминирует над зелёной (а), а гладкая форма (В ) над морщинистой (b ).
В первом поколении (F 1) все особи, как и должно быть по правилу единообразия гибридов первого поколения, имели жёлтые гладкие горошины. Для того чтобы понять, каким образом будут комбинироваться при скрещивании двух гибридов первого поколения все возможные виды гамет, американским генетиком Пеннетом была предложена так называемая решётка Пеннета , позволяющая наглядно представить все виды комбинаций генов в гаметах и результаты их слияния. Так как при дигибридном скрещивании образуются 4 вида гамет: АВ, Аb, аВ и аb , то количество видов зигот, которые могут возникнуть при случайном слиянии этих гамет, равно 4×4, т. е. 16. Именно столько клеток в решётке Пеннета (рис. 58). Из рисунка видно, что при этом скрещивании возникают следующие 9 видов генотипов: ААВВ, ААВb, АаВВ, АаВb, ААbb, Ааbb, ааВВ, ааВb и ааbb , так как в 16 сочетаниях есть повторения. Эти 9 генотипов проявляются в виде 4 фенотипов: жёлтые гладкие, жёлтые морщинистые, зелёные гладкие и зелёные морщинистые. Численное соотношение этих фенотипических вариантов таково:
9жг:3жм:3зг:1зм.
Если же полученные Г. Менделем результаты рассмотреть отдельно по каждому из признаков (цвету и форме), то по каждому из них будет сохраняться соотношение 3:1, характерное для моногибридного скрещивания. Отсюда Г. Мендель заключил, что при дигибридном скрещивании гены и признаки, за которые эти гены отвечают, сочетаются и наследуются независимо друг от друга. Этот вывод получил название закона независимого наследования признаков , справедливого для тех случаев, когда гены рассматриваемых признаков лежат в разных хромосомах.
Рис. 58. Схема наследования признаков при дигибридном скрещивании
Дигибридное скрещивание. Полигибридное скрещивание. Решётка Пеннета. Закон независимого наследования признаков
Решение задач на дигибридное скрещивание
1 . Перенесите (перерисуйте) в тетрадь представленный ниже алгоритм решения генетической задачи. Проанализируйте представленную в учебнике схему наследования признаков при дигибридном скрещивании и заполните пропуски в алгоритме.
Алгоритм решения задачи на дигибридное скрещивание
2. Определим генотипы родителей, типы гамет и запишем схему скрещивания.
3. Составим решётку Пеннета F 2:.
2. На основании анализа полученных результатов ответьте на вопросы.
1) Сколько типов гамет образует родительское растение с жёлтыми гладкими семенами; с зелёными морщинистыми семенами?
2) Какова вероятность появления в результате первого скрещивания растений F 1 с жёлтыми семенами; с зелёными семенами?
3) Какова вероятность появления в результате скрещивания растений F 1 с жёлтыми гладкими семенами; с жёлтыми морщинистыми; зелёными гладкими; зелёными морщинистыми?
4) Сколько разных генотипов может быть среди гибридов первого поколения?
5) Сколько разных фенотипов может быть среди гибридов первого поколения?
6) Сколько типов гамет образует растение F 1 с жёлтыми гладкими семенами?
7) Какова вероятность появления в результате самоопыления растений F 2 с жёлтыми семенами; с зелёными семенами?
8) Какова вероятность появления в результате скрещивания растений F 2 с жёлтыми гладкими семенами; с жёлтыми морщинистыми; с зелёными гладкими; с зелёными морщинистыми?
9) Сколько разных генотипов может быть среди гибридов второго поколения?
10) Сколько разных фенотипов может быть среди гибридов второго поколения?
3. Решите задачи на дигибридное скрещивание.
1. У человека праворукость доминирует над леворукостью, а карий цвет глаз – над голубым. В брак вступают кареглазый мужчина правша, мать которого была голубоглазой левшой, и голубоглазая женщина правша, отец которой был левшой. 1) Сколько разных фенотипов может быть у их детей? 2) Сколько разных генотипов может быть среди их детей? 3) Какова вероятность того, что у этой пары родится ребёнок левша (выразить в %)?
2. Чёрная окраска шерсти и висячее ухо у собак доминируют над коричневой окраской и стоячим ухом. Скрещивались чистопородные чёрные собаки с висячими ушами с собаками, имеющими коричневую окраску шерсти и стоячие уши. Гибриды скрещивались между собой. 1) Какая часть щенков F 2 фенотипически должна быть похожа на гибрид F 1 ? 2) Какая часть гибридов F 2 должна быть полностью гомозиготна? 3) Какая часть щенков F 2 должна быть с генотипом, подобным генотипу гибридов F 1 ?
3. Чёрная окраска у кошек доминирует над палевой, а короткая шерсть – над длинной. Скрещивались чистопородные персидские кошки (чёрные длинношёрстные) с сиамскими (палевые короткошёрстные). Полученные гибриды скрещивались между собой. Какова вероятность получения в F 2: а) чистопородного сиамского котёнка; б) котёнка, фенотипически похожего на персидского; в) длинношёрстного палевого котёнка (выразить в частях)?
Вопросы
1. Как вы думаете, часто ли в природе встречается моногибридное скрещивание?
2. Сколько видов гамет образуется у гибридов первого поколения при дигибридном скрещивании?
§ 31. Генетика пола. Сцепленное с полом наследование
1. Приведите примеры обоеполых животных.
2. Какие хромосомы называют половыми?
Подавляющее большинство животных представлено особями двух видов – мужского и женского, причём расщепление по признаку пола происходит в соотношении 1:1. Такое расщепление у потомства наблюдается в тех случаях, когда скрещиваются гетерозиготная (Аа ) и гомозиготная (аа ) родительские особи.
Г. Мендель предположил, что один из полов гетерозиготен, а второй – гомозиготен по гену, который определяет пол организма.
Это предположение было подтверждено в начале XX в., когда Т. Моргану и его сотрудникам удалось установить, что самцы и самки различаются по набору хромосом. Все хромосомы, кроме одной пары, у мужских и женских организмов одинаковы и называются аутосомами . Но в одной паре хромосомы у самцов и самок различны. Эти хромосомы получили название половых . Например, у самок дрозофилы в каждой клетке три пары аутосом и одна пара одинаковых половых, так называемых Х-хромосом, а у самцов – те же три пары аутосом и две разные половые хромосомы – X и Y (рис. 59). При формировании гамет во время мейоза у самок будет образовываться один вид гамет: 3 аутосомы + X половая хромосома. У самцов же будут в одинаковом количестве образовываться два вида гамет: 3 аутосомы + X половая хромосома или 3 аутосомы + Y половая хромосома.
Рис. 59. Схема расщепления по признаку пола
Если при оплодотворении с яйцеклеткой сольётся сперматозоид с Х-хромосомой, из зиготы разовьётся самка, а если с Y-хромосомой – то самец. Таким образом, пол будущей особи определяется во время оплодотворения и зависит от того, какой набор половых хромосом сформируется в этот момент.
Так как самки дрозофилы способны производить только один вид гамет (с X половой хромосомой), их называют гомогаметным полом . Самцы дрозофил производят два вида гамет (с X или Y половыми хромосомами), и их называют гетерогаметным полом . У многих млекопитающих (и у человека в том числе), червей, ракообразных, многих земноводных, рыб и большинства насекомых женский пол также является гомогаметным (XX ), а мужской – гетерогаметным (XY ). У женщин в каждой клетке 22 пары аутосом и две X половые хромосомы, а у мужчин те же 22 пары аутосом, а также X и Y половые хромосомы. Однако у многих видов хромосомное определение пола выглядит иначе. У птиц, рептилий и некоторых рыб гомогаметны самцы (XX ), а гетерогаметны самки (XY ). У некоторых насекомых (пчёлы, кузнечики) самки гомогаметны (XX ), а у самцов в хромосомном наборе есть только одна половая хромосома (ХО ).
Наследование признаков, сцепленных с полом. В половых хромосомах расположено множество различных генов, и далеко не все из них определяют признаки, имеющие отношение к полу. Если гены, ответственные за какой-то признак, расположены в аутосомах, то наследование осуществляется независимо от того, кто является носителем гена – отец или мать. Ведь аутосомы у самца и самки одинаковы. Расположение гена в половой хромосоме называют сцеплением гена с полом , а сам ген – сцепленным с полом.
Например, у человека в Х-хромосоме расположен доминантный ген (Н ), определяющий нормальное свёртывание крови. Рецессивный вариант этого гена (h ) приводит к снижению свёртываемости крови, называемому гемофилией. Y-хромосома не имеет аллельной к этому гену пары, и признак (несвёртывание крови) проявляется у мужчин даже несмотря на то, что ген h рецессивен.
Таким же образом наследуется дальтонизм – неспособность различать красный и зелёный цвета.
Аутосомы. Половые хромосомы. Гомогаметный и гетерогаметный пол. Сцепление гена с полом
Выполните практическую работу.
Решение задач на наследование признаков, сцепленных с полом
1 . Перенесите в тетрадь представленный ниже алгоритм решения генетической задачи. Прочитайте условия задачи на наследование признаков, сцепленных с полом, и заполните пропуски в алгоритме.
У человека ген, вызывающий гемофилию, рецессивен и находится в Х-хромосоме, а альбинизм обусловлен аутосомным рецессивным геном. У родителей, нормальных по этим признакам, родился сын альбинос и гемофилик. Какова вероятность того, что у их следующего сына проявятся эти два аномальных признака? Какова вероятность рождения здоровых дочерей?
Алгоритм решения задачи на наследование признаков, сцепленных с полом
1. Запишем объект исследования и обозначение генов.
2. По условию задачи генотип сына ааХ b Y. Следовательно, по первому признаку родители должны быть гетерозиготными, так как сын получает свою Х-хромосому от матери, значит, она гетерозиготна и по второму признаку. Запишем схему скрещивания (брака) и составим решётку Пеннета.
3. Запишем ответ. Вероятность проявления признаков альбиноса и гемофилика (генотип ________) у следующего сына ______; вероятность рождения здоровых дочерей (генотип) _________.
2. Решите задачи на наследование признаков, сцепленных с полом.
1. У человека отсутствие потовых желёз зависит от рецессивного сцепленного с полом гена. В семье отец и сын имеют эту аномалию, а мать здорова. 1) Какова вероятность, что сын унаследует вышеуказанный признак от отца? 2) Какова вероятность рождения в этой семье дочери с отсутствием потовых желёз (в %)?
2. У кошек гены рыжего и чёрного цвета аллельны и локализованы в Х-хромосоме. Они передаются независимо, в связи с чем гетерозиготы имеют пёструю (трёхцветную) окраску. 1) Какое количество разных фенотипов можно получить при скрещивании трёхшёрстной кошки с чёрным котом? 2) Какова вероятность появления трёхцветного кота (в %)?
Вопросы
1. Сколько половых хромосом в соматических клетках человека; кошки; верблюда?
2. Какое количество половых хромосом содержится в яйцеклетке; в сперматозоиде?
3. От чего зависит пол ребёнка у человека: от хромосом яйцеклетки или хромосом сперматозоидов?
4. Сколько аутосом у дрозофилы; у человека?
5. Какие признаки называются сцепленными с полом?
§ 32. Закономерности изменчивости: модификационная изменчивость. Норма реакции
1. Что называется наследственностью?
2. Что такое изменчивость?
Одним из свойств живых организмов является их изменчивость . Если вегетативным путём (например, размножая черенками стебли) получить несколько кустов смородины из одного куста, то, естественно, генотип всех новых кустов будет одинаковым. Однако фенотипы этих кустов могут сильно отличаться друг от друга – по размерам и количеству ветвей, листьев, урожайности и т. д. Эти различия по целому ряду признаков у растений с одинаковым генотипом связаны с тем, что проявление действия отдельных генов и всего генотипа организма зависит от условий внешней среды. Например, освещённость для одного из этих кустов оказалась большей, чем для других. Или почва под одним из них лучше удобрена, или один из кустов получает больше влаги и т. д. Такие изменения организма, которые не затрагивают его генов и потому не передаются из поколения в поколение, называются модификациями , а эта изменчивость – модификационной .
Рис. 60. Модификационная изменчивость
Чаще всего модификациям подвержены количественные признаки: рост, вес, плодовитость и т. п. (рис. 60).
Для различных признаков и свойств организмов характерна большая или меньшая зависимость от условий внешней среды. Например, у человека цвет радужки и группа крови определяются только генами, и условия жизни на эти признаки влиять никак не могут. А вот рост, вес, физическая сила и выносливость сильно зависят от внешних условий, например от количества и качества питания, физической нагрузки и др. Пределы модификационной изменчивости какого-либо признака называют нормой реакции . Изменчивость признака иногда бывает очень большой, но она никогда не может выходить за пределы нормы реакции. Например, человек может пробежать 100 м за 11 с, 10 с, 9 с, а вот за 5 с не сможет никогда. У одних признаков норма реакции очень широка (например, настриг шерсти с овец, вес быков, молочность коров), а другие признаки характеризуются узкой нормой реакции (например, окраска шерсти у кроликов).
Из сказанного следует очень важный вывод. Наследуется не сам признак, а способность проявлять этот признак в определённых условиях, или можно сказать, что наследуется норма реакции организма на внешние условия.
Итак, можно перечислить следующие основные характеристики модификационной изменчивости.
1. Модификационные изменения не передаются из поколения в поколение.
2. Модификационные изменения проявляются у многих особей вида и зависят от действия на них условий среды.
3. Модификационные изменения возможны только в пределах нормы реакции, т. е. в конечном счёте они определяются генотипом.
Изменчивость. Модификации. Модификационная изменчивость. Норма реакции
Выполните лабораторную работу.
Выявление изменчивости организмов
Цель работы : выявить проявления модификационной изменчивости у организмов.
Ход работы
1. Рассмотрите предложенные вам объекты.
2. Изучите внешний вид (фенотип) каждого объекта (отметьте различия в размерах, форме, окраске и т. д.).
3. Результаты внесите в таблицу.
4. Сделайте вывод.
Вопросы
1. Какие типы изменчивости присущи организмам?
2. Какая изменчивость называется модификационной? Приведите примеры.
3. Какие признаки организма подвержены модификациям, а какие нет?
4. Что такое норма реакции?
5. Каковы основные причины модификационной изменчивости организмов?
6. Каковы основные характеристики модификационной изменчивости?
Задания
Подумайте, какой организм лучше приспособлен к условиям существования – с широкой или узкой нормой реакции. Своё предположение подтвердите конкретными примерами.
§ 33. Закономерности изменчивости: мутационная изменчивость
1. Наследуются ли модификации?
2. Что такое генотип и фенотип?
Мутационная изменчивость. Итак, модификационные изменения не наследуются. Основная причина возникновения новых признаков и свойств у живых организмов – это проявление мутаций – мутационная изменчивость. Мутации – это изменения генотипа, происходящие под влиянием факторов внешней или внутренней среды (рис. 61).
Мутации. Впервые термин «мутация» был предложен в 1901 г. голландским учёным Гуго де Фризом, описавшим самопроизвольные мутации у растений. Мутации появляются редко, но приводят к внезапным скачкообразным изменениям признаков, которые передаются из поколения в поколение.
Мутации могут затрагивать генотип в различной степени, и поэтому их делят на генные, хромосомные и геномные.
Генные , или точечные, мутации встречаются наиболее часто. Они возникают при замене одного или нескольких нуклеотидов в пределах одного гена на другие. В результате в деятельности гена происходят изменения, синтезируется белок с изменённой последовательностью аминокислот и, следовательно, с изменёнными свойствами, а в итоге какой-то признак организма будет изменён или утрачен. Например, благодаря генным мутациям бактерии могут приобрести устойчивость к антибиотикам или другим лекарствам, изменить форму тела, цвет колоний и т. д.
Рис. 61. Мутации у плодовой мушки-дрозофилы
Хромосомными мутациями называются значительные изменения в структуре хромосом, затрагивающие несколько генов. Например, может возникать так называемая утрата , когда отрывается концевая часть хромосомы и происходит потеря части генов. Такая хромосомная мутация в 21-й хромосоме у человека приводит к развитию острого лейкоза – белокровия, приводящего к смерти. Иногда из хромосомы «выстригается» и разрушается средняя её часть. Такая хромосомная мутация называется делеция . Последствия делеции могут быть различными: от смерти или тяжёлого наследственного заболевания (если потеряна та часть хромосомы, которая содержала важные гены) до отсутствия каких-либо нарушений (если утеряна та часть ДНК, в которой нет генов, определяющих свойства организма).
Ещё один вид хромосомных мутаций – удвоение какого-нибудь её участка. При этом часть генов будет встречаться в хромосоме несколько раз. Например, у дрозофилы в одной из хромосом нашли восьмикратно повторяющийся ген. Такой вид мутаций – дупликация – менее опасен для организма, чем утрата или делеция.
При инверсии хромосома разрывается в двух местах, и получившийся фрагмент, повернувшись на 180°, снова встраивается в место разрыва. Например, в участке хромосомы содержатся гены А-Б-В-Г-Д-Е-Ж. Между Б и В, Д и Е произошли разрывы, фрагмент ВГД перевернулся и встроился в разрыв. В результате участок хромосомы будет иметь структуру А-Б-Д-Г-В-Е-Ж. Наконец, возможен перенос участка одной хромосомы к другой, ей негомологичной.
При геномной мутации меняется количество хромосом. Чаще всего такие мутации возникают, если при образовании гамет в мейозе хромосомы какой-либо пары расходятся и обе попадают в одну гамету, а в другой гамете одной хромосомы не будет хватать. Как наличие лишней хромосомы, так и отсутствие её чаще всего приводят к неблагоприятным изменениям в фенотипе. Например, при нерасхождении хромосом у женщин могут образовываться яйцеклетки, содержащие две 21-е хромосомы. Если такая яйцеклетка будет оплодотворена, то на свет появится ребёнок с синдромом Дауна . Эти дети имеют очень характерную внешность, патологию внутренних органов, тяжёлые умственные расстройства. К сожалению, дети с синдромом Дауна рождаются довольно часто.
Частным случаем геномных мутаций является полиплоидия , т. е. кратное увеличение числа хромосом в клетках в результате нарушения их расхождения в митозе или мейозе. Соматические клетки таких организмов содержат 3n , 4n , 8n и т. п. хромосом в зависимости от того, сколько хромосом было в гаметах, образовавших этот организм. Полиплоидия часто встречается у бактерий и растений, но очень редко – у животных. Многие виды культурных растений – полиплоиды (рис. 62). Так, полиплоидны три четверти всех культивируемых человеком злаков. Если гаплоидный набор хромосом (n ) для пшеницы равен 7, то основной сорт, разводимый в наших условиях, – мягкая пшеница – имеет по 42 хромосомы, т. е. 6n . Полиплоидами являются окультуренная свёкла, гречиха и т. п. Как правило, растения-полиплоиды имеют повышенные жизнеспособность, размеры, плодовитость и т. п. В настоящее время разработаны специальные методы получения полиплоидов. Например, растительный яд из безвременника осеннего – колхицин – способен разрушать веретено деления при образовании гамет, в результате чего получаются гаметы, содержащие по 2n хромосом. При слиянии таких гамет в зиготе окажется 4n хромосом.
Подавляющее число мутаций неблагоприятны или даже смертельны для организма, так как они разрушают отрегулированный на протяжении миллионов лет естественного отбора целостный генотип.
Причины мутаций. Способностью к мутированию обладают все живые организмы. У каждой конкретной мутации есть какая-то причина, хотя в большинстве случаев мы её не знаем. Однако общее количество мутаций можно резко увеличить, используя различные способы воздействия на организм. Факторы, вызывающие мутации, получили название мутагенных .
Рис. 62. Проявление полиплоидии у винограда
Во-первых, сильнейшим мутагенным действием обладает ионизирующее излучение. Радиация увеличивает число мутаций в сотни раз.
Во-вторых, мутации вызывают мутагенные вещества , которые действуют, например, на ДНК, разрывая цепочку нуклеотидов. Есть вещества, действующие и на другие молекулы, но также дающие мутации. Выше уже упоминался колхицин , приводящий к одному из видов мутаций – полиплоидии.
В-третьих, к мутациям приводят и различные физические воздействия, например повышение температуры окружающей среды.
Из сказанного становится ясным, как важно, чтобы в жизни нас окружало как можно меньше факторов, вызывающих мутации. И уж совсем неразумно губить своих будущих детей, употребляя сильные мутагены. Например, токсикоманы для кратковременной потери чувства реальности принимают вещества, наносящие непоправимый ущерб множеству клеток организма, в том числе и тем первичным половым клеткам, из которых затем должны развиться яйцеклетки или сперматозоиды.
Таким образом, мутационная изменчивость имеет следующие основные характеристики.
1. Мутационные изменения возникают внезапно, и в результате у организма появляются новые свойства.
2. Мутации наследуются и передаются из поколения в поколение.
3. Мутации не имеют направленного характера, т. е. нельзя с достоверностью предсказать, какой именно ген мутирует под действием мутагенного фактора.
4. Мутации могут быть полезными или вредными для организма, доминантными или рецессивными.
Генные, хромосомные и геномные мутации. Утрата. Делеция. Дупликация. Инверсия. Синдром Дауна. Полиплоидия. Колхицин. Мутагенные вещества
Вопросы
1. В чём основные различия между модицикациями и мутациями?
2. Какие виды мутаций вы знаете?
3. Чем можно искусственно увеличить число мутаций?
4. Какие мутации встречаются чаще – полезные или вредные?
Задания
Подумайте, в чём может заключаться практическое значение исследования причин мутаций. Обсудите эту проблему в классе.
Одна из особенностей метода Менделя состояла в том, что он использовал для экспериментов чистые линии, то есть растения, в потомстве которых при самоопылении не наблюдалось разнообразия по изучаемому признаку. (В каждой из чистых линий сохранялась однородная совокупность генов). Другой важной особенностью гибридологического метода было то, что Г.Мендель наблюдал за наследованием альтернативных (взаимоисключающих, контрастных) признаков. Например, растения низкие и высокие; цветки белые и пурпурные; форма семян гладкая и морщинистая и т.д. Не менее важная особенность метода - точный количественный учет каждой пары альтернативных признаков в ряду поколений. Математическая обработка опытных данных позволила Г.Менделю установить количественные закономерности в передаче изучаемых признаков. Очень существенно было то, что Г.Мендель в своих опытах шел аналитическим путем: он наблюдал наследование многообразных признаков не сразу в совокупности, а лишь одной пары альтернативных признаков.
Гибридологический метод лежит в основе современной генетики.
Единообразиепервогопоколения . Правило доминирования. Г.Мендель проводил опыты с горохом - самоопыляющимся растением. Он выбрал для эксперимента два растения, отличающихся по одному признаку: семена одного сорта гороха были желтые, а другого - зеленые. Поскольку горох, как правило, размножается самоопылением, в пределах сорта нет изменчивости по окраске семян. Учитывая это свойство, Г.Мендель искусственно опылил это растение, скрестив сорта, отличающиеся цветом семян. Независимо от того, к какому сорту принадлежали материнские растения, гибридные семена первого поколения (Fi) оказались только желтыми. Следовательно, у гибридов проявляется только один признак, признак другого родителя как бы исчезает. Такое преобладание признака одного из родителей Г.Мендель назвал доминированием, а соответствующие признаки доминантными. Признаки, не проявляющиеся у гибридов первого поколения, он назвал рецессивными, В опытах с горохом признак желтой окраски семян доминировал над зеленой окраской. Таким образом, Г.Мендель обнаружил единообразие по окраске у гибридов первого поколения, т.е. все гибридные семена имели одинаковую окраску. В опытах, где скрещивающиеся сорта отличались и по другим признакам, были получены такие же результаты: единообразие первого поколения и доминирование одного признака над другим.
Расщепление признаков у гибридов второго поколения. Из гибридных семян гороха Г.Мендель вырастил растения, которые путем самоопыления произвели семена второго поколения. Среди них оказались не только желтые семена, но и зеленые. Всего он во втором поколении получил 6022 желтых и 2001 зеленое семя, т.е. 3/4 гибридов имели желтую окраску и 1/4 - зеленую. Следовательно, отношение числа потомков второго поколения с доминантным признаком к числу потомков с рецессивным оказалось близкимк 3:1. Такое явление он назвал расщеплением признаков. Г.Менделя не смутило, что реально обнаруженные им соотношения потомков немного отклонялись от отношения 3:1. Далее, изучая статистическую природу закономерностей наследования, мы убедимся в правоте Менделя.
Сходные результаты во втором поколении дали многочисленные опыты по генетическому анализу других пар признаков. Основываясь на полученных результатах, Г.Мендель сформулировал первый закон - закон расщепления. В потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается явление расщепления: четверть особей из гибридов второго поколения имеет рецессивный признак, три четверти - доминантный.
Анализирующее скрещивание. При полном доминировании среди особей с доминантными признаками невозможно отличать гомозиготы от гетерозигот, а в этом часто возникает необходимость (например, чтобы определить, чистопородна или гибридна данная особь). С этой целью проводят анализирующее скрещивание, при котором исследуемая особь с доминантными признаками скрещивается с рецессивной гомозиготной. Если потомство от такого скрещивания окажется однородным, значит, особь гомозиготная (ее генотип АА). Если же в потомстве будет 50% особей с доминантными признаками, а 50% - с рецессивными, значит, особь гетерозиготная.
Промежуточный характер наследования. Иногда у гибридов Fi не наблюдается полного доминирования, их признаки носят промежуточный характер (Аа). Такой характер наследования называют промежуточным или неполным доминированием.
Правило чистоты гамет, установленное Менделем, впервые продемонстрировало свойство дискретности гена, не смешиваемости аллелей друг с другом и другими генами. Мендель впервые показал, что наследственные факторы в гаметах гибрида первого поколения остаются точно такими же, как и у родителей. Они не смешиваются, не претерпевают изменений после совместного пребывания в гибридном организме.
ВОПРОС 2. ЗАДАЧА.
БИЛЕТ№20
ВОПРОС 1.
Дигибридное скрещивание. 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. Мендель проводил дигибридное скрещивание, в котором гомозиготные родители отличались друг от друга по двум признакам: окраске семян (желтая и зеленая) и форме семян (гладкая и морщинистая). Появление особей с желтыми гладкими семенами свидетельствует о доминировании этих признаков и проявлении правила единообразия у гибридов Fi. При образовании гамет у особей Fi возможны четыре комбинации двух пар аллелей. Аллели одного гена 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 Ь. Следовательно, с одинаковой вероятностью ген А может оказаться в одной гамете и с геном В, и с геном Ь. Оба события равновероятны. Поэтому сколько будет гамет АВ, столько же и гамет АЬ. Такое же рассуждение справедливо и для гена а, т.е. число гамет аВ всегда равно числу гамет аЬ. В результате независимого распределения хромосом в мейозе гибрид образует четыре типа гамет: АВ, АЬ, аВ и аЬ 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»
Решетка Пеннета. Независимое расщепление можно изобразить в виде таблицы. 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 4х4, т.е. 16. Ровно столько клеток в решетке Пеннета. Вследствие доминирования А над а и В над Ь 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: 2ААВЬ: 2АаВВ: 4АаВЬ,
Число различных генотипов, образующихся при дигибридном скрещивании, равно 9. Число фенотипов в Fa 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.
