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

• Название: Учебники и учебные пособия по общей биологии, адаптированные к программе подготовительного отделения для иностранных учащихся, начинающих изучать русский язык и готовящихся
• Дата: 17.09.2022
• Размер: 0.52 Mb.
• Имя файла: Пособие ПО часть1 (1) (תוקן).doc
• Тип: Учебники и учебные пособия; #682082
• страница: 6 из 7

Тема 22. Взаимодействие генов
Развитие одного признака у организма может определяться несколь­кими генами. В этом случае наблюдается взаимодействие таких генов. В результате типичное для дигибридного скрещивания расщепление 9:3:3:1 изменяется. Оно может быть 9:7; 9:3:4; 9:6:1; 12:3:1; 13:3; 15:1.

Известно три типа взаимодействия генов: комплементарность, эпистаз и полимерия.

1. 
   Комплементарность - это такое взаимодействие, при котором аллели разных генов дополняют действие друг друга и дают новое фено­типическое проявление.
   

Пример: наследование окраски цветов у растения душистый горошек.

Схема скрещивания:

РР ААвв х ааВВ

♀ белые цветы ↓ ♂ белые цветы

F₁ АаВв

красные цветы

↓

F₂ 9 красные цветы : 7 белые цветы

9 А-В- 3 А-вв

3 ааВ-

1 аавв
Доминантные аллели А и В могут давать окраску, если находятся вместе у одною организма. В результате их взаимодействия развивается новая окраска цветов. Эта окраска не проявляется, если организм не имеет какой-либо доминантной аллели.

2. 
   Эпистаз - это такое взаимодействие, при котором аллель одного гена подавляет действие аллелей другого гена.
   

Пример: наследование окраски оперения у кур.

Схема скрещивания:

РР AAII х aaii

♀ белые перья ↓ ♂ белые перья

F₁ AaIi

белые перья

↓

F₂ 13 белые перья : 3 окрашенные перья

9A-I- 3 A-ii

3 aaI-

1 aaii
Доминантная аллель А определяет окраску оперения, рецессивная аллёль а определяет отсутствие пигмента. Аллель А может работать только при отсутствии аллели I другого гена. Рецессивная аллель i не влияет на работу аллели А. Доминантная аллель I называется ингибитором (подави­тель) действия другого гена - в нашем примере аллели А, которая опре­деляет образование пигмента у кур.

3. 
   Полимерия - это одинаковое действие доминантных аллелей разных генов на один признак. Имеется два вида полимерии: кумулятивная и некумулятивная.
   

Кумулятивная полимерия - это такое взаимодействие, когда доми­нантные аллели разных генов действуют на один признак и усиливают его проявление. Таким способом наследуются многие количественные при­знаки, например, цвет кожи и рост человека.
Пример: наследование роста у человека.

Схема скрещивания:

р ААВВ х аавв

♀ 155 см ↓ ♂ 175 см

F₁ АаВв

165 см

F₂ 1 : 4 : 6 : 4 : 1

ААВВ 2АаВВ 1ААвв 2Аавв аавв

155 см 2ААВв laaBB 2ааВв 175 см

160 см 4АаВв 170 см

165 см
Чем больше доминантных аллелей имеет организм, тем меньше рост. Рост увеличивается при уменьшении числа доминантных аллелей орга­низма.

Некумулятивная полимерия - это такое взаимодействие, при котором развитие признаков не зависит от количества доминантных аллелей. При отсутствии доминантных аллелей организм имеет другой фенотип.
Пример: наследование формы плода у растения пастушья сумка. Плоды у этого растения могут быть треугольной и яйцевидной формы.

Схема скрещивания:

рр ААвв х ааВВ

♀ треугольная форма ↓ ♂ треугольная форма

F₁ АаВв

треугольная форма

↓

F₂ 15 треугольная форма : 1 яйцевидная форма

9 А-В- 1 аавв

3 А-вв

3 ааВ-
Для развития треугольной формы плода количество доминантных аллелей не имеет значения. Развитие этого признака происходит в при­сутствии хотя бы одной доминантной аллели. Яйцевидная форма плода развивается при отсутствии доминантных аллелей в организме.
Биологические термины и словосочетания
взаимодействие генов некумулятивная полимерия

комплементарность кумулятивная полимерия

эпистаз количественные признаки
Контрольные вопросы и задания

1. 
   В каком случае у организмов наблюдается взаимодействие генов?
   
2. 
   Что такое комплементарное действие генов?
   
3. 
   Определите все возможные варианты генотипов у родительских организмов.
   

Скрещиваются куры с различным цветом перьев:
РР ♀ белые перья х ♂ окрашенные перья

↓

F₁ 1 белые перья : 1 окрашенные перья

4. 
   Какой рост имеет мужчина, генотип которого ААВв?
   

Тема 23. Закономерности сцепленного наследования
Закон независимого наследования признаков характерен только для таких признаков, развитие которых определяется генами, расположенными в негомологичных хромосомах. Значит, у одного организма число таких генов (признаков) равно гаплоидному числу хромосом. Каждый организм имеет большое число признаков, и поэтому можно предположить, что в каждой хромосоме имеется много генов.

Впервые такое явление было обнаружено в 1906 году В. Бэтсоном и Р. Пеннетом. Объяснение этому явлению дал другой ученый, Т. Морган. Он изучал наследование признаков у плодовой мушки дрозофилы.

Это насекомое имеет хорошо выраженные альтернативные признаки.

Например: окраска тела - серая и черная;

длина крыльев - длинные и короткие.

Анализ наследования окраски тела и длины крыльев у дрозофилы.

Схема скрещивания:
Р Р АВ х ав

А В ав

♀ серое тело ♂ черное тело

длинные крылья короткие крылья
F ₁ АВ

а в

серое тело

длинные крылья
Т. Морган, так же как и Г. Мендель, брал в скрещивание гомозигот­ные родительские организмы, поэтому в F₁ наблюдается единообразие в проявлении признаков (первый закон Менделя).

Для определения генотипа гибридов F₁ проводилось анализирующее скрещивание. Т. Морган скрещивал самцов F₁ с рецессивной женской формой.
Р Р АВ х ав

а в ав

♂серое тело ♀ черное тело

длинные крылья короткие крылья
F _В АВ : ав

а в ав

50% серое тело 50% черное тело

длинные крылья короткие крылья
В результате этого скрещивания образовались два фенотипических класса в равном соотношении. Это возможно только в том случае, если гены, отвечающие за анализируемые признаки, находятся в одной паре гомологичных хромосом.

В дальнейшем было проведено второе анализирующее скрещивание: гибридных самок из F₁ скрещивали с мужской рецессивной формой.

Р Р АВ х ав

а в ав

♀ серое тело ♂ черное тело

длинные крылья короткие крылья

F _В АВ ав Ав аВ

а в ав а в а в

серое тело черное тело серое тело черное тело

длинные короткие короткие длинные

крылья крылья крылья крылья

41,5% 41,5% 8,5% 8,5%
В результате скрещивания образовалось 4 фенотипических класса, так же, как и при независимом наследовании признаков. При независимом наследовании эти классы должны были встречаться с равной частотой (по 25%). В опыте Т. Моргана получились другие количественные данные: классы встречались с разной частотой; преобладали классы, которые имели такое же сочетание признаков, как у родительских форм; классы с новыми сочетаниями признаков встречались с небольшой частотой.

Исследования Т. Моргана показали, что такое наследование призна­ков определяется тем, что отвечающие за эти признаки гены находятся в одной паре гомологичных хромосом. Между гомологичными хромосомами происходит кроссинговер. Образование классов с новым сочетанием признаков и есть результат данного явления.
Т аким образом, у самок F₁ с генотипом АВ

а в

образуется 4 типа гамет: ав, АВ, Ав, аВ.

М еханизм образования гамет следующий: в результате расхождения гомологичных хромосом в анафазе I образуется два типа гамет: АВ и ав с частотой 41,5% каждый. Значит, в 83% половых клеток кроссинговер не происходит. Такие гаметы называются некроссоверными. При оплодо­творении таких яйцеклеток образуются организмы, которые имеют такое же сочетание признаков, как у родителей.

Это следующие классы:

АВ ав

а в ав

черное тело серое тело

длинные крылья короткие крылья

41,5% 41,5%

Эти классы потомков тоже называются некроссоверными.

В 17% яйцеклеток происходит процесс кроссинговера и образуются кроссоверные гаметы Ав и аВ с частотой по 8,5% каждая. При их опло­дотворении возникают кроссоверные классы потомков:

А в аВ

а в а в

серое тело и черное тело

короткие крылья длинные крылья

8,5% 8,5%
Когда Т. Морган скрещивал самцов F₁ с женской рецессивной фор­мой, то в F_В он получил только два класса потомков с равной частотой, поскольку у самцов дрозофилы кроссинговер не происходит. Поэтому в данном анализирующем скрещивании образуются два класса потомков с таким же сочетанием признаков, как и у родителей.

Наследование признаков, которые определяются генами одной пары гомологичных хромосом, называется сцепленным наследованием.

Т. Морган установил закономерности такого наследования, которые известны под названием "Хромосомная теория наследственности”:

1. 
   Гены находятся в хромосомах. Каждый ген занимает в хромосоме определенный локус. Гены находятся на различном расстоянии друг от друга. Единицу расстояния между генами называют морганидой. Гены одной пары гомологичных хромосом образуют группу сцепления. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом.
   
2. 
   В мейозе при образовании гамет происходит кроссинговер. В ре­зультате кроссинговера возникают организмы с новым сочетанием при­знаков.
   
3. 
   Величина кроссинговера (%) зависит от расстояния между генами. Определяя процент кроссинговера между генами, узнают расстояние между ними и составляют генетические карты хромосом различных видов животных и растений.
   

Биологические термины и словосочетания
сцепленное наследование кроссинговер

некроссоверные гаметы хромосомная теория

кроссоверные гаметы наследственности
некроссоверные классы группа сцепления

кроссоверные классы генетические карты

Контрольные вопросы и задания

1. 
   Что такое сцепленное наследование?
   
2. 
   Каковы особенности проявления признаков при сцепленном наследовании?
   
3. 
   Какие данные позволили Т. Моргану установить, что у самцов дрозофилы кроссинговер не происходит?
   
4. 
   Что такое группа сцепления?
   
5. 
   Какие гаметы и с какой частотой образуют самки дрозофилы
   

с генотипом АВ

а в ?

Расстояние между этими генами равно 10 морганидам.
Тема 24. Генетическое определение пола
Пол, как и другие признаки организма, наследуется. Каждый вид имеет соотношение полов близкое к 1:1.

У новорожденных:

♂ ♀

Ч еловек 51% 49%

Лошадь 52% 48% т.е. близкое к 1:1

Собака 56% 44%

Расщепление по полу соответствует моногибридному.

Цитологи, изучая мейоз у человека и дрозофилы, показали, что в ядрах сперматозоидов в одной паре хромосом наблюдаются различия. Одна хромосома имеет такую же морфологию, как и в женских половых клетках. Это Х-хромосома. Другая - отличается формой и размерами. Это Y-хромосома. В яйцеклетках все хромосомы парные. Хромосомы, которые различаются у особей разного пола называются половыми (это X и Y - хромосомы). Хромосомы, одинаковые по морфологическому строению и генетическому составу у мужских и женских организмов, называются аутосомами.

У организмов женского пола большинства видов млекопитающих в процессе гаметогенеза образуется один тип гамет. Такой пол называется гомогаметным.

У организмов мужского пола в гаметогенезе образуется два типа га­мет. Такой пол называется гетерогаметным.

Например:

1. 
   У дрозофилы 2n = 8.
   

В соматических клетках:

♀ = 6А + XX

♂ = 6А + XY

В половых клетках:

♀ = ЗА + X - один тип гамет

♂ = ЗА + X - 2 типа гамет

♂ = ЗА + Y

2. 
   У человека: 2n = 46.
   

В соматических клетках:

♀ = 44А + XX

♂ = 44А + XY

В половых клетках:

♀ = 22А + X - один тип гамет

♂ = 22А + Y 2 типа гамет

♂ = 22А + X

А - аутосомы; X и Y - половые хромосомы.

Имеются виды, у которых гетерогаметным является женский пол, а гомогаметным - мужской (птицы, некоторые рыбы).
Закономерности наследования признаков, сцепленных с полом
Наследование признаков, которые определяются генами, нахо­дящимися в половых хромосомах, называется сцепленным с полом наследованием. Это явление открыто Т.Морганом на дрозофиле.

Генетические исследования показали, что Y-хромосома у человека и дрозофилы содержит небольшое количество генов. Гены, которые на­ходятся в Х-хромосоме, не имеют аллелей в Y-хромосоме, и поэтому рецессивные аллели генов Х-хромосомы у особей мужского пола проявляются в фенотипе.

Закономерности сцепленного с полом наследования открыты на примере окраски глаз у дрозофилы.

Схема скрещиваний:

1. 
   РР А х а
   

А

♀ красные глаза ♂ белые глаза
F₁ А х А

а

♀ красные глаза ♂ красные глаза
F₂ А ; А ; А ; а

А а

♀ красные глаза ♂ красные ♂ белые

глаза глаза

2. 
   РР а х А
   

а

♀ белые глаза ♂ красные глаза
F₁ А х а

а

♀ красные глаза ♂ белые глаза
F₂ А ; а ; А ; а

а а

♀ красные ♀ белые ♂ красные ♂ белые

глаза глаза глаза глаза
Признак окраски глаз определяется одним геном. Красная окраска глаз доминирует над белой. В потомстве (F₁ и F₂) признак проявляется различно у особей разного пола. В зависимости от направления скрещивания (в первом случае самки имели красную окраску глаз, во втором случае у самок глаза были белые) результаты получаются разные. Также мы видим, что признак передается следующим образом: от матери к сыновьям, от отцов к дочерям.

Такая передача признаков называется крисс-кросс наследованием. Эти закономерности характерны для признаков, которые определяются генами, находящимися в Х-хромосоме. Объясняются такие результаты тем, что Y-хромосома не содержит генов окраски глаз. Наследование генов, которые находятся только в Х-хромосоме, называется Х-сцепленным наследованием. У самцов такие гены представлены только одной аллелью и находятся в гемизиготном состоянии.

У человека болезнь гемофилия (несвертываемость крови) и даль­тонизм (красно-зеленая слепота) определяются рецессивными генами, на­ходящимися в Х-хромосоме. Эти признаки проявляются у особей мужского пола, а их носителями являются здоровые женщины, у которых эти гены находятся в гетерозиготном состоянии.

Гены, локализованные в Y-хромосоме, не имеют аллелей в Х-хромо­соме. Они наследуются только от отца к сыну. Такой характер наследования называется Y-сцепленным, или голандрическим. Итак, наследование признаков, сцепленных с полом, соответствует поведению половых хромосом в мейозе и их сочетанию при оплодотворении.


Биологические термины и словосочетания
аутосомы гетерогаметный пол

половые хромосомы гомогаметный пол
наследование, сцепленное с полом:

Х-сцепленное наследование

Y-сцепленное наследование

голандрическое наследование

гемизигота
Контрольные вопросы и задания

1. 
   Что такое аутосомы и половые хромосомы?
   
2. 
   Какой пол человека является гомогаметным, а какой - гетерогаметным? Объясните, почему.
   
3. 
   Что такое сцепленное с полом наследование? Какие законо­мерности характерны для такого наследования? Чем объясняются эти закономерности?
   
4. 
   Мать и отец здоровы. Известно, что отец матери болен гемо­филией. Определите фенотип и генотип детей, которые могут быть у этих родителей.
   

Тема 25. Изменчивость и ее формы.
Все родственные организмы представляют собой один биологичес­кий вид. Организмы одного вида не похожи друг на друга. Они различаются между собой по многим признакам. Например, все люди Земли относятся к одному виду. Люди различаются между собой по цвету глаз, форме и цвету волос, группам крови и другим признакам. Различия между организмами одного вида определяются изменчивостью.

Изменчивость - это разнообразие проявления одних и тех же при­знаков. Изменчивость возникает в результате воздействия факторов внеш­ней среды на организм. Это рентгеновские лучи, химические вещества, температура и другие.

Изменчивость бывает двух типов: наследственная (генотипическая) и ненаследственная (фенотипическая, или модификационная).

Генотипическая изменчивость.

Этот тип изменчивости связан с изменением генотипа. Генотипичес­кая изменчивость имеет две формы: мутационная и комбинативная.

Мутационная изменчивость.

Эта изменчивость связана с нарушением структуры гена и хромо­сомы, а также с изменением числа хромосом. Такие нарушения называются мутациями. Существуют следующие виды мутации: генные, хромосомные и геномные.

Генные мутации.

Генные мутации - это изменения структуры отдельных генов. При генных мутациях происходит нарушение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Эти мутации нельзя наблюдать при изучении хромосом под микроскопом. Они проявляются только в фенотипе потомства как доминантные или рецессивные признаки, поэтому генные мутации могут быть доминантными или рецессивными. Доминантные мутации в фенотипе потомства проявляются значительно чаще, чем рецессивные, потому что организмы с доминантными признаками могут быть гомозигоными (АА) или гетерозиготными (Аа). Рецессивные мутации проявляются в фенотипе потомства только в гомозиготном состоянии (аа).

Большинство генных мутаций наносят вред организму. В результате организмы с доминантными мутациями погибают, а рецессивные сохраня­ются только в генотипе гетерозиготных организмов (Аа) и не проявляются в фенотипе.

У человека генные мутации вызывают наследственные болезни. Это болезни обмена веществ. В организме нарушается обмен белков, жиров, углеводов, аминокислот.

Хромосомные мутации.

Этот тип мутаций связан с изменениями структуры хромосом. Их можно увидеть при изучении хромосом под микроскопом. Имеются две формы таких мутаций: изменения внутри одной хромосомы и изменения между хромосомами.

Изменение структуры хромосомы может происходить разными путями:

1. 
   Хромосома теряет небольшой участок ДНК – это делеция.
   

A BСDE ADE

а b c d e a b c d e

2. 
   Небольшой участок ДНК может удваиваться, при этом проис­ходит увеличение длины хромосомы – это дупликация.
   

A BCDE ABCCDE

a b c d e a b c d e

3. 
   Один из участков хромосомы может развернуться на 180° - это инверсия.
   

A BCDE ADCBE

а b c d e a b c d e

4. 
   Если негомологичные хромосомы обмениваются отдельными участками ДНК – это транслокация.
   

А В CD AC BD

а b c d a b c d

Хромосомные мутации также вызывают болезни у человека. В организме нарушается развитие многих систем органов, наиболее серьезные изменения проявляются в нервной системе. Например, болезнь "кошачьего крика" - это потеря части плеча 5 хромосомы. Такие дети живут не более 10 лет. Они имеют нарушения в строении многих систем органов, особенно нервной системы.

Геномные мутации.

Геном - это все гены, которые находятся в гаплоидном наборе хро­мосом. Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом в ядре клетки. Если увеличение числа хромосом кратно гаплоидному набору и этот набор повторяется несколько раз - это полиплоидия. Например, при такой мутации увеличивается размер растительных организмов, они становится крупным, могут давать большое число потомков. Поэтому многие сорта сельскохозяйственных культур являются полиплоидами (3n, 4n, 6n, 8n). У животных полиплоиды в основном нежизнеспособны.

Однако изменение числа хромосом может быть не кратным гаплоид­ному. Такой тип геномных мутаций называется гетероплоидией. Эти ор­ганизмы имеют следующий набор хромосом:

2n + 1

2n + 2

2n - 1

Гетероплоидия и полиплоидия приводят к изменению фенотипа ор­ганизма. Геномные мутации возникают в результате нерасхождения гомо­логичных хромосом в анафазе I мейоза.

Комбинативная изменчивость.

Изменчивость в проявлении признаков может быть обусловлена раз­личной комбинацией генов. Такая форма изменчивости называется ком- бинативной изменчивостью.

Механизмы комбинативной изменчивости:

1. 
   Независимое поведение негомологичных хромосом в мейозе.
   
2. 
   Обмен участками между гомологичными хромосомами - крос­синговер во время мейоза.
   
3. 
   Случайное сочетание гамет в момент оплодотворения и обра­зования зиготы.
   

Все рассмотренные формы изменчивости организмов являются на­следственными и передаются по наследству от родителей потомству. В ре­зультате изменчивости в природе возникает огромное разнообразие видов животных и растений. Мутационная и комбинативная изменчивость имеют большое значение в процессе эволюции жизни на Земле.

Модификационная изменчивость.

Этот тип изменчивости не связан с изменениями генотипа. Модификационная изменчивость выявляет индивидуальные возможности каждого организма в разных условиях внешней среды.

Например, под влиянием ультрафиолетовых лучей у человека кожа приобретает темный цвет – это загар. У человека может изменяться вес. Однако признаки не могут изменяться беспредельно, существуют опреде­ленные пределы таких изменений. Эти пределы называются нормой реак­ции. У каждого признака своя специфическая норма реакции. Она зави­сит от генотипа, поэтому способность к изменению признака наследуется. Эта способность позволяет животным и растениям жить в разнообразных условиях.
Биологические термины и словосочетания
биологический вид мутации:

изменчивость генные

факторы внешней среды хромосомные

комбинация геномные

полиплоидия

хромосомные перестройки: гетероплодия

делеция

дупликация модификационная изменчивость:

инверсия норма реакции

транслокация пределы изменчивости
Контрольные вопросы и задания

1. 
   Что такое изменчивость?
   
2. 
   Назовите виды генотипической изменчивости.
   
3. 
   Какие изменения в генотипе происходят при генных мутациях?
   
4. 
   В какую фазу мейоза и почему могут возникнуть геномные мута­ции?
   
5. 
   Что такое комбинативная изменчивость?
   
6. 
   Что такое модификационная изменчивость?
   
7. 
   Приведите примеры модификационной изменчивости.
   
8. 
   Чем определяются пределы изменчивости признаков?