Пособие ПО часть1 (1) (תוקן). Учебники и учебные пособия по общей биологии, адаптированные к программе подготовительного отделения для иностранных учащихся, начинающих изучать русский язык и готовящихся
![]()
|
Тема 16. Основные понятия генетики. Правило чистоты гамет Генетика изучает наследственность и изменчивость организмов. Наследственность - это свойство организмов передавать свои признаки потомству. Изменчивость - это свойство организмов изменять свои признаки. Каждый организм имеет много морфологических, биохимических и физиологических признаков. Совокупность всех признаков организма формирует фенотип. Развитие признаков контролируется генами. Ген - это участок молекулы ДНК в хромосоме. Каждый ген может иметь разные проявления. Например, у человека цвет глаз контролируется одним геном, но у разных людей цвет глаз различный. Эти различия определяются аллелями данного гена. Аллели - это различные состояния одного гена. Аллели одного гена находятся в одинаковых локусах гомологичных хромосом. Все аллели генов одного организма образуют генотип. Аллели генов и признаки, которые они определяют, могут быть доминантными и рецессивными. Доминантная аллель гена обозначается заглавной буквой латинского алфавита - А. Рецессивная аллель того же гена обозначается прописной буквой - а. Эта аллель в присутствии доминантной аллели не проявляется в фенотипе. Организм, генотип которого АА и аа, называется гомозиготный. Гомозиготный организм - это такой организм, который имеет одинаковые аллели каждого гена. Этот организм образует один тип гамет и не дает расщепления в потомстве. Организм, который имеет генотип Аа, называется гетерозиготным. Это такой организм, который имеет разные аллели одного гена. Этот организм образует разные типы гамет и дает расщепление в потомстве. Гаметы организма образуются в результате мейоза. Это деление обеспечивает определенные закономерности образования половых клеток, которые называют правилом чистоты гамет. Это правило говорит о том, что из двух аллелей каждого гена, которые имеет организм, в гамете присутствует только одна аллель. Например: генотип организма гаметы АА А Аа А, а АаВВ АВ, аВ АаВв Ав, аВ, АВ, ав Аллели одного гена находятся в одинаковых локусах гомологичных хромосом. В анафазе I гомологичные хромосомы расходятся к разным полюсам клетки. В телофазе I эти хромосомы попадают в различные клетки. Количество типов гамет организма определяется по формуле: 2n, где n - число генов, находящихся в гетерозиготном состоянии. Биологические термины и словосочетания наследственность изменчивость признак доминантный признак рецессивный гамета потомство гомозиготный организм гетерозиготный организм аллель расщепление генотип фенотип Контрольные вопросы и задания Что изучает генетика? Что такое аллель? Что такое гомозиготный и гетерозиготный организмы? В чем отличие генотипа от фенотипа? Какие гаметы образует организм, генотип которого Аавв? Напишите гаметы организма, который имеет два гена. Аллели одного гена доминантные, у другого гена одна аллель доминантная, а другая аллель рецессивная. Тема 17. Гибридологический метод. МОНОГИБРИДНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ Основным методом генетики является гибридологический метод. Гибридологический метод - это система скрещиваний, с помощью которой по фенотипу потомства в ряду поколений определяют генотип родительских организмов. Ученый-генетик Г. Мендель установил законы наследования признаков. В своих исследованиях он применял гибридологический метод. Особенности гибридологического метода Г. Менделя: Скрещивание гомозиготных родительских форм. Изучение наследования отдельных признаков в ряду поколений. Статистический анализ организмов в потомстве. Индивидуальный анализ потомства каждого организма. Моногибридное скрещивание - это такое скрещивание, при котором родительские организмы различаются по одному признаку, который определяется одним геном. Г. Мендель изучал наследование признаков у растений. Основным объектом исследования был горох. В схемах скрещиваний он обозначал родительские организмы - РР, а полученные от этих родителей поколения потомства – F1 F2, F3 ... Fn. Анализ наследования окраски семян у гороха: Окраска семян у гороха может быть желтая и зеленая. Схема скрещивания: РР АА х аа ♀ желтые семена ↓ ♂ зеленые семена F1 Аа желтые семена ↓ F2 3 (желтые семена) : 1 (зеленые семена) 1 АА 2 Аа 1 аа ↓ ↓ ↓ F3 1 желтые : 2 (3 желтые : 1 зеленые) : 1 зеленые семена семена семена семена Гибриды F2 получены путем самоопыления гибридов F1. Гибриды F3 получены путем самоопыления гибридов F2. Г. Мендель анализировал в F3 потомство от каждого растения F2. Все растения F2 с зеленой окраской семян в F3 давали такой же фенотип. Растения с желтой окраской семян вели себя в F3 различно: 1/3 таких растений не давала расщепления, а 2/3 - давали расщепление. Значит, растения с желтой окраской имели разный генотип: АА и Аа. Г. Мендель определил по фенотипу потомства F3 генотипы гибридов F2. Биологические термины и словосочетания гибридологический метод самоопыление индивидуальный анализ моногибридное скрещивание статистический анализ чистые линии Контрольные вопросы и задания Что такое гибридологический метод? Что такое моногибридное скрещивание? Как Мендель определил генотип растений F2? Цвет глаз у человека контролирует один ген. Доминантная аллель этого гена определяет коричневый цвет, рецессивная аллель определяет голубой цвет. Решите задачу: У мамы глаза голубые. У папы глаза коричневые. У его отца глаза голубые. Какой цвет глаз может быть у их детей? Тема 18. Анализирующее скрещивание Анализирующее скрещивание - это скрещивание организма, генотип которого неизвестен, с организмом, имеющим рецессивный генотип. Неизвестным является генотип организма с доминантным признаком: это может быть гомозиготный организм - АА или гетерезиготный - Аа. Скрещивая эти организмы с рецессивной формой, определяют генотип организма с доминантным признаком по фенотипу потомства. Например, желтая окраска семян гороха определяется доминантной аллелью, поэтому растения с желтой окраской семян могут иметь разный генотип: АА или Аа. Для определения генотипа таких организмов проводят анализирующее скрещивание. Генотип организма с рецессивным признаком всегда известен – это аа. Такой организм образует гаметы только одного типа - а. Поэтому результаты анализирующего скрещивания определяются генотипом организма с доминантным признаком. В нашем примере это растения с желтой окраской семян. Схемы двух скрещиваний: 1. РР АА х аа ♀ желтые семена ↓ ♂ зеленые семена FB 1 Аа : 1 аа желтые семена зеленые семена 2. РР АА х аа ♀ желтые семена ↓ ♂ зеленые семена FB Аа желтые семена В результате первого скрещивания в FB образуются два класса организмов с разными фенотипами: растения с желтой окраской семян и растения с зеленой окраской семян. Эти классы встречаются с одинаковой частотой - по 50% . От рецессивного родительского организма гибриды FB получают рецессивную аллель а. Это значит, что растения с желтой окраской семян могут получиться в том случае, если у другого родительского организма имеется доминантная аллель А. Растения с зеленой окраской семян образуются в том случае, если у организма с неизвестным генотипом имеется рецессивная аллель а. Таким образом, по фенотипу организмов FB определяется неизвестный генотип родительского организма. Анализирующее скрещивание позволяет определять не только генотип организма, но типы и соотношения гамет, которые образует этот организм. В данном примере в FB образуются два фенотипических класса, потому что организм с генотипом Аа образует два типа гамет: А и а. Эти классы организмов встречаются с одинаковой частотой - по 50%, значит, и гаметы А и а этого организма образуются с частотой по 50%. Во втором скрещивании в FB все растения имеют одинаковый фенотип - желтая окраска семян, следовательно, неизвестный генотип организма - АА. Биологические термины и словосочетания анализирующее скрещивание Контрольные вопросы и задания Какое скрещивание называется анализирующим? Почему при анализирующем скрещивании по фенотипу потомства FB можно определить генотип родительского организма с доминантным признаком? У гороха форма семян определяется одним геном В. Доминантная аллель В определяет гладкую форму. Рецессивная аллель в определяет морщинистую форму. Организмы с разными генотипами ВВ и Вв имеют один фенотип: гладкую форму семян. Определите генотипы организмов в следующих скрещиваниях: РР ♀ гладкая форма х ♂ морщинистая форма ↓ FB гладкая форма РР ♀ гладкая форма х ♂ морщинистая форма ↓ FB 1 гладкая форма : 1 морщинистая форма Тема 19. Взаимодействие аллелей гена Гетерозиготные организмы имеют доминантные и рецессивные аллели. Эти аллели взаимодействуют друг с другом. Известно три типа взаимодействия аллелей одного гена. Полное доминирование - это такое взаимодействие аллелей, при котором рецессивная аллель в присутствии доминантной не проявляется в фенотипе. Анализ наследования окраски семян у гороха. Схема скрещивания: РР АА х аа ♀ желтые семена ↓ ♂ зеленые семена F1 Аа желтые семена ↓ F2 3 желтые : 1 зеленые семена семена 1 АА : 2 Аа : 1 аа В результате скрещивания у всех организмов F1 проявляется признак одного из родителей. Это желтая окраска семян. Развитие этого признака обусловлено доминантной аллелью, которая подавляет действие рецессивной аллели, поэтому у этих организмов не проявляется зеленая окраска. Организмы в F2 имеют два фенотипа и три различных генотипа. Расщепление по фенотипу: 3:1. Расщепление по генотипу: 1 АА : 2 Аа : 1 аа. Эти различия объясняются тем, что при полном доминировании доминантные гомозиготные организмы и гетерозиготные организмы имеют одинаковый фенотип. Неполное доминирование - это такое взаимодействие аллелей, при котором проявляется действие доминантной и рецессивной аллелей, поэтому гетерозиготный организм имеет собственный фенотип. Анализ наследования окраски цветов у растения ночная красавица. Цветы этого растения могут быть красными, розовыми и белыми. Схема скрещивания: РР АА х аа ♀ красные цветы ↓ ♂ белые цветы F1 Аа розовые цветы ↓ F2 1 красные : 1 розовые : 1 белые цветы цветы цветы 1 АА : 2 Аа : 1 аа В F1 у гетерозиготного организма наблюдается розовая окраска цветов. Родительские организмы такой окраски цветов не имеют. Это промежуточное проявление данного признака. Организмы в F2 имеют одинаковое расщепление как по фенотипу, так и генотипу: 1:2:1. Это объясняется тем, что при неполном доминировании доминантный гомозиготный организм и гетерозиготный организм имеют собственные фенотипы. Кодоминирование - это такой тип взаимодействия аллелей, при котором две аллели имеют самостоятельное проявление, и гетерозиготный организм имеет собственный фенотип. Например, у человека группы крови по системе АВО определяются одним геном - I. Ген I имеет три различных состояния: i, IA, IB. Между аллелями i и IA, i и IB наблюдается полное доминирование. Аллели IA и IB взаимодействуют по типу кодоминирования. Организм с генотипом IАIВ имеет собственный фенотип. Различные сочетания аллелей гена I определяют четыре группы крови у человека. Генотип организма Фенотип организма ii I(0) IAIA, IAi II(A) IBIB, IBi III(B) IAIB IV(AB) Биологические термины и словосочетания взаимодействие аллелей кодоминирование неполное доминирование группы крови полное доминирование Контрольные вопросы и задания Какое расщепление по фенотипу наблюдается в моногибридном скрещивании при полном доминировании? Почему при неполном доминировании расщепление по фенотипу и генотипу одинаковое? Что такое кодоминирование? Какие группы крови могут быть у детей, если у матери группа крови - А, а у отца - В? Тема 20. Дигибридное скрещивание Дигибридное скрещивание - это такое скрещивание, при котором родительские организмы различаются по аллелям двух генов. Анализ наследования окраски и формы семян у гороха. Окраска и форма семян определяются разными генами: А - желтые семена; а - зеленые семена; В - гладкие семена; в - морщинистые семена; Схема скрещивания: PP ААВВ х аавв ♀ желтые гладкие семена ↓ ♂ зеленые морщинистые семена F1 АаВв желтые гладкие семена ↓ F2 9 желтые : 3 желтые : 3 зеленые : 1 зеленые гладкие морщинистые гладкие морщинистые Мендель скрещивал гомозиготные родительские формы. Поэтому гибриды F1 имеют один фенотип и один генотип. В F2 наблюдается четыре фенотипических класса в определенных соотношениях. Для определения генотипов F2 надо знать, какие гаметы дают гибриды F1, генотип которых АаВв. Такие организмы образуют четыре типа гамет: АВ, ав, Ав, аВ. Сочетание этих гамет при оплодотворении определяет структуру F2. Определить все генотипы F2 можно с помощью решетки Пеннета. Она составляется так: по горизонтали и по вертикали записываются гаметы родительских организмов, а в решетке получается генотип гибридов F2:
Шестнадцать генотипов распределяются в четырех фенотипических классах: 9 желтые : 3 желтые : 3 зеленые : 1 зеленые гладкие морщинистые гладкие морщинистые 1 ААВВ 1 ААвв 1 ааВВ 1 аавв 2 АаВВ 2 Аавв 2 ааВв ААВв 4 АаВв 9 А-В- 3 А-вв 3 ааВ- 1 аавв Таким образом, разные генотипы дают один фенотип, а значит, не все аллели определяют фенотипические особенности класса. Часть генотипа, которая определяет фенотип класса, называется фенотипическим радикалом. Для первого класса - это А-В-; для второго - А-вв; для третьего - ааВ-; для четвертого - аавв. Биологические термины и словосочетания решетка Пеннета сочетание фенотипический радикал Контрольные вопросы и задания Что такое дигибридное скрещивание? Почему гибриды F1 имеют одинаковый фенотип и генотип? Какое расщепление по генотипу наблюдается в F1 при дигибрид- ном скрещивании: РР ♀ Аавв х ♂ аавв ↓ F1 ? Тема 21. Законы Менделя Г. Мендель изучал наследование одного, двух или нескольких признаков и установил определенные закономерности этого наследования. Закон единообразия гибридов F1: При скрещивании гомозиготных родителей в первом поколении наблюдается единообразие гибридов. Закон расщепления: При скрещивании гибридов первого поколения от гомозиготных родителей в F2 наблюдается расщепление признаков в определенных количественных соотношениях. Например, для моногибридного скрещивания при полном доминировании в F2 наблюдается расщепление: по фенотипу 3:1; по генотипу 1:2:1. Закон независимого наследования признаков. Например, при анализе окраски и формы семян у гороха в F2 получили следующее расщепление по фенотипу: 9 желтые : 3 желтые : 3 зеленые : 1 зеленые гладкие морщинистые гладкие морщинистые Расщепление по каждому признаку: по окраске: 12 желтых : 4 зеленых = 3 желтых : 1 зеленый; по форме: 12 гладких : 4 морщинистых = 3 гладких : 1 морщинистых То есть по каждому признаку наблюдается расщепление в соотношении 3:1. Это соотношение соответствует расщеплению при моногибридном скрещивании: (3:1) х (3:1) = 9:3:3:1. Закон: Наследование двух и более пар признаков происходит независимо друг от друга. Независимое наследование признаков возможно в том случае, если гены, которые определяют эти признаки, находятся в негомологичных хромосомах. В процессе мейоза негомологичные хромосомы сочетаются случайно, т.е. независимо, и поэтому гибрид АаВв образует 4 типа гамет с равной вероятностью: Г ![]() ![]() а ![]() ![]() Г ![]() ![]() ![]() ![]() 25% 25% 25% 25% Биологические термины и словосочетания Закон единообразия Закон независимого наследования Закон расщепления Контрольные вопросы и задания Какие генотипы должны быть у родительских форм, чтобы при их скрещивании получались гибриды с одинаковыми фенотипами и генотипами? В каких хромосомах должны находиться гены, чтобы признаки, которые определяются этими генами, наследовались независимо? Какие генотипы и в каком количественном соотношении наблюдаются при скрещивании следующих организмов: РР АаВв х аавв ↓ F1 ? Гены А и В находятся в негомологичных хромосомах. |