Генетика в школьном курсе биологии.

«Генетика» в школьном курсе

«Биология»

Вагитова Ольга Алексеевна-учитель биологии МБОУ «Загваздинская СОШ»

Генетика — наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости живых организмов.

Наследственность — это свойство всех живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение.

Изменчивость — свойство всех живых организмов приобретать в процессе индивидуального развития новые признаки. Элементарные единицы наследственности — гены — представляют собой участки ДНК хромосом.

Генетика — относительно молодая наука. Официальной датой ее рождения считается 1900г., когда Г. де Фриз в Голландии, К.Корренс в Германии и Э.Чермак в Австрии независимо друг от друга "переоткрыли" законы наследования признаков, установленные Г. Менделем еще в 1865 году.

Закономерности, по которым признаки передаются из поколения в поколение, первым открыл великий чешский ученый Грегор Мендель (1822—1884).

Грегор Мендель в 25 лет стал монахом, уже после этого он прослушал курс математики и естественных наук в Венском университете.

Позднее, с 1868 г., он был настоятелем августинского монастыря в чешском городе Брно и одновременно преподавал в школе естественную историю и физику.

Грегор Мендель (1822—1884)

Г. Мендель поставил перед собой цель выяснить закономерности наследования отдельных признаков гороха. Эту работу исследователь вел в течение 8 лет, начал в 1856 году, а в 1865 опубликовал результаты своей работы, изучив за это время более 10 000 растений гороха.

В своих работах он использовал гибридологический метод. Суть этого метода состоит в скрещивании (т. е. гибридизации) организмов, отличных по каким-либо признакам и в последующем анализе характера проявления этих признаков у потомства.

Материальной основой наследственности, связывающей поколения, являются клетки — гаметы (при половом размножении) и соматические (при бесполом). Но клетки несут в себе не признаки и свойства будущих организмов, а лишь задатки, дающие возможность развития этих признаков и свойств. Этими задатками являются гены.

Совокупность всех генов, полученных от родителей, называют генотипом.

Совокупность всех внешних и внутренних признаков организма называют фенотипом.

Основным является гибридологический метод — система скрещиваний, позволяющая проследить закономерности наследования и изменения признаков в ряду поколений.

Успеху работы Менделя способствовал удачный выбор объекта для проведения скрещиваний — гороха.

Особенности гороха:

o является строгим самоопылителем; o относительно просто выращивается и имеет короткий период развития, что позволяет достаточно быстро получить потомство от скрещивания;

o за год можно получить несколько поколений;

o имеет многочисленное потомство, что удобно для проведения статистического анализа;

o имеет большое количество хорошо заметных альтернативных признаков:

Генетическая символика:

Для записи результатов скрещиваний в генетике используются специальная символика, предложенная Г.Менделем:

Р — родители;

F — потомство, (F₁— гибриды первого поколения, F₂— гибриды второго поколения); х — значок скрещивания; ♂ — мужская особь; ♀ — женская особь

A, a, B, b, C, c — буквами латинского алфавита обозначаются отдельно взятые наследственные признаки.

Моногибридным называют скрещивание двух организмов, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных (взаимоисключающих) признаков.

Таким образом, при таком скрещивании прослеживаются закономерности наследования только двух вариантов признака.

Классическим примером моногибридного скрещивания является скрещивание сортов гороха с желтыми и зелеными семенами.

При скрещивании растений с желтыми и зелеными семенами, все потомки имели желтые семена.

Проявляющийся у гибридов первого поколения признак Мендель назвал доминантным и обозначил заглавной буквой, а подавляемый — рецессивным и обозначил прописной буквой. Само же явление преобладания у гибридов признака одного из родителей Г. Мендель назвал доминированием.

Аналогичная картина наблюдалась и при скрещиваниях, в которых изучалось наследование шести пар других признаков.

Позже выявленная закономерность была названа законом единообразия гибридов первого поколения, или законом доминирования. Это первый закон Менделя: при скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение гибридов (F₁) окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей.

Семена гибридов первого поколения использовались Менделем для получения второго гибридного поколения.

В F₂6022 горошины были желтого цвета, 2001 горошины – зеленого.

Результаты опытов Менделя приведены в таблице.

Во втором поколении количество гибридов, несущих доминантный признак, приблизительно в 3 раза больше, чем гибридов, несущих рецессивный признак;

Явление, при котором часть гибридов второго поколения несет доминантный признак, а часть — рецессивный, называют расщеплением.

Таким образом, на основе скрещивания гибридов первого поколения и анализа второго был сформулирован второй закон Менделя: при скрещивании гибридов первого поколения (гетерозиготных особей) в потомстве происходит расщепление признаков в определенном числовом соотношении: 3/1 по фенотипу и 1/2/1 по генотипу.

Мендель предположил, что развитие признака определяется соответствующим ему наследственным фактором. Один наследственный фактор гибриды получают от отца, другой — от матери. У гибридов F₁проявляется лишь один из факторов — доминантный.

Для объяснения явления доминирования и расщепления гибридов второго поколения Мендель предложил гипотезу чистоты гамет.

Оформление записи генетической схемы при решении задач:

Английский генетик Р.Пеннет предложил проводить запись в виде решетки, которую так и назвали — решетка Пеннета. По вертикали указываются женские гаметы, по горизонтали — мужские. В клетки решетки вписываются генотипы зигот, образовавшихся при слиянии гамет.

Цитологические основы. Явления доминирования и расщепления признаков, наблюдавшиеся Менделем, в настоящее время легко объясняются парностью хромосом, соматические клетки диплоидны, в паре гомологичных хромосом находятся пара аллелей генов, контролирующие окраску горошин.

При образовании половых клеток происходит расхождением хромосом во время мейоза и в гаметы попадает один ген из пары. Во время

оплодотворения, при слиянии гамет, восстанавливается диплоидный набор хромосом.

Генетика:

Наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости живых организмов. Наследственность :

Свойство всех живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение.

Изменчивость:

Свойство всех живых организмов приобретать в процессе индивидуального развития новые признаки.

Моногибридное скрещивание:

В тех случаях, когда родительские организмы различаются лишь по одному признаку (например, только по цвету семян или только по форме семян), скрещивание называют моногибридным.

Аллельные гены:

Гены, находящиеся в одинаковых локусах гомологичных хромосом и ответственные за развитие альтернативных признаков (например, цвета семян), получили название аллельных генов.

Гомозиготные организмы:

Организмы, имеющие в генотипе два одинаковых аллеля, образующие один сорт гамет, при скрещивании между собой не дающие расщепления в потомстве.

Генотип:

Совокупность генов, полученных от родителей, называют генотипом.

Фенотип:

Совокупность всех внешних и внутренних признаков и свойств организма называют фенотипом.

Гипотеза чистоты гамет:

Гаметы "чисты", несут только один наследственный фактор из пары.

Первый закон Менделя:

При скрещивании двух организмов, относящихся к разным чистым линиям (двух гомозиготных организмов), отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все первое поколение гибридов (F₁) окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей.

Второй закон Менделя:

При скрещивании гибридов первого поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

Генотип:

Совокупность генов, полученных от родителей, называют генотипом.

Фенотип:

Совокупность всех внешних и внутренних признаков и свойств организма называют фенотипом.

Гипотеза чистоты гамет:

Гаметы "чисты", несут только один наследственный фактор из пары.

Первый закон Менделя:

Второй закон Менделя:

Основной метод, применяемый для изучения закономерностей наследования признаков?

Гибридологический.

Каковы генотипы чистых линий гороха с желтыми и зелеными семенами?

С желтыми АА, с зелеными аа.

Каким будет потомство от скрещивания сортов гороха с желтыми (АА) и зелеными (аа) семенами?

Единообразным, по фенотипу – желтые горошины, по генотипу – Аа.

Какие семена по фенотипу и генотипу ожидаются от гибридов F₁(Аа х Аа)? По фенотипу – 3/4 с желтыми семенами, 1/4 – с зелеными; по генотипу АА + 2Аа + аа.

Аллельные гены?

Гены, отвечающие за формирование альтернативных признаков. Какое количество гомозиготных особей будет в потомстве от скрещивания гетерозигот?

1/2 , АА + 2Аа + аа.

Может ли при одинаковом генотипе быть различный фенотип? Да, фенотип зависит от генотипа и среды, например одуванчики с одинаковым генотипом, но выросшие в различных условиях отличаются.

Для того, чтобы определить генотип особи, обладающей доминантными признаками, проводят анализирующее скрещивание — скрещивают с особью, гомозиготной по рецессивным признакам. Если исследуемая особь гомозиготна (АА), то потомство от такого скрещивания будет иметь фиолетовые цветки и генотип Аа: АА х аа;

F₁— 100% Аа.

Если исследуемая особь гетерозиготна (Аа), то она образует два типа гамет и 50% потомства будет иметь желтые семена и генотип Аа, а 50% — зеленые семена и генотип аа:

Аа х аа;

F₁— 50% Аа, 50% аа.

Неполное доминирование

Явление доминирования не абсолютно. При скрещивании гомозиготных красноплодных и белоплодных сортов земляники, все первое поколение гибридов получается розовоплодным. При скрещивании гибридов получаем расщепление в соотношении:

1/4 красноплодные (АА); 1/2 розовоплодные (Аа); 1/4 белоплодные (аа).

Характерно то, что при неполном доминировании расщепление по генотипу соответствует расщеплению по фенотипу, так как гетерозиготы фенотипически отличаются от гомозигот.

Позже выяснилось, что неполное доминирование (или промежуточное проявление признака) характерно для многих признаков растений и животных. Именно такой характер имеет наследование окраски цветка у ночной красавицы, петунии, львиного зева, окраски оперения у кур, шерсти у крупного рогатого скота и овец.

Мы познакомились с двумя формами взаимодействия аллельных генов:

полное доминирование, когда гетерозиготы имеют признак одного из родителей и неполное доминирование, когда гетерозиготы имеют промежуточный характер наследования. Третья форма взаимодействия аллельных генов – кодоминирование, при котором в фенотипе проявляются оба аллеля гена.

Известно, что у человека: I группа крови имеет аллели I⁰I⁰; II – I^АI^Аили I^АI⁰;

III – I^ВI^Вили I^ВI⁰; IV – I^АI^В. Во II и III группах аллели I^Аи I^Вполностью доминируют над аллелью I⁰, в IV группе – кодоминирование, взаимодействие аллельных генов, при котором в фенотипе присутствуют продукты обоих аллелей гена.

Какие группы крови могут быть у детей, родители которых имеют 1 и 4 группы крови?

II – I^АI⁰;

III – I^ВI⁰.

Резус-фактор – доминантный признак. Может ли у резус-положительных родителей родиться резус-отрицательный ребенок? Если да, то с какой вероятностью?

Да, если они гетерозиготны. Вероятность 25%.

Подведем итоги:

Анализирующее скрещивание:

Скрещивание особи, генотип которой нужно определить, с особью, гомозиготной по рецессивным признакам.

Особь имеет генотип Аа. Проводят анализирующее скрещивание. Каков будет результат?

Половина потомства будет иметь доминантный признак и генотип Аа, половина – рецессивный признак.

Когда наблюдается промежуточный характер наследования признаков у гибридов?

При неполном доминировании.

В каком соотношении будет расщепление по фенотипу и генотипу в потомстве, полученном от скрещивания гетерозиготных растений ночной красавицы с розовыми цветами?

1/4 красноцветковых, 1/2 розовоцветковых и 1/4 белоцветковых растений.

Какое взаимодействие аллельных генов называется кодоминированием? Взаимодействие, при котором в фенотипе проявляются оба аллеля одного гена.

Какие типы взаимодействия аллельных генов известны?

Полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование.

Подведем итоги:

Задача.

***У крупного рогатого скота ген комолости (безрогости) доминирует над геном рогатости. От скрещивания трех комолых гетерозиготных коров с рогатым быком Громом родились три теленка. Какова вероятность рождения всех телят комолыми?

Вероятность рождения комолого теленка у каждой коровы 1/2. Следовательно, вероятность рождения всех трех телят комолыми равна

1/2 х 1/2 х 1/2 = 1/8.

Летальные аллели:

Некоторые мутации приводят к появлению дефектных генных продуктов. Гетерозиготы выживают за счет нормального аллеля, а гомозиготные носители летальных аллелей не выживают. В ряде случаев летальные аллели фенотипически проявляются как у гомозигот, так и у гетерозигот.

Например, при скрещивании желтых мышей в потомстве расщепление 1:2, на одну агути (окраска дикого типа) приходится две желтых. Эта аллель относится к рецессивным леталям и приводит к смерти до рождения.

Организмы отличаются друг от друга по многим признакам. Поэтому, установив закономерности наследования одной пары признаков, Г.Мендель перешел к изучению наследования двух (и более) пар альтернативных признаков.

Дигибридным называют скрещивание двух организмов, отличающихся друг от друга по двум парам альтернативных признаков. Для дигибридного скрещивания Мендель брал гомозиготные растения гороха, отличающиеся по окраске семян (желтые и зеленые) и форме семян (гладкие и морщинистые).

Скрещивая растение с желтыми и гладкими семенами с растением с зелеными и морщинистыми семенами, Мендель получил единообразное гибридное поколение F₁с желтыми и гладкими семенами.

Желтая окраска (А) и гладкая форма (В) семян — доминантные признаки, зеленая окраска (а) и морщинистая форма (в) — рецессивные признаки.

При самоопылении гибридов (F₁) в F₂были получены результаты:

9/16 растений имели гладкие желтые семена;

3/16 были желтыми и морщинистыми;

3/16 были зелеными и гладкими;

1/16 растений морщинистые семена зеленого цвета.

Он обратил внимание на то, что расщепление по каждому отдельно взятому признаку соответствует расщеплению при моногибридном скрещивании: на каждые 12 желтых – 4 зеленых

(3:1); на 12 гладких – 4 морщинистых (3:1).

Четыре фенотипа скрывают девять разных генотипов:

ж.г. 9/16(А_B_) 1/16 ААВВ 2/16 ААВb

2/16 AaВB 4/16 АаВb

ж.м. 3/16 (A_bb) 1/16 AAbb

2/16 Aabb

з.г. 3/16 (aaB_) 1/16 aaBB

2/16 aaBb

з.м. 1/16 (aabb) 1/16 aabb

Проведенное исследование позволило сформулировать закон независимого комбинирования генов (третий закон Менделя):

«При скрещивании двух гетерозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам

альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга в соотношении 3:1 и комбинируются во всех возможных сочетаниях».

Скрещивание гетерозиготных организмов:

Моногибридное Дигибридное Тригибридное

Аа х Аа АаBb x AaBb AaBbDd x AaBbDd

Количество фенотипов в потомстве:

2¹(3+1) 2²= 4; (3+1)²2³= 8; (3+1)³.

Количество генотипов в потомстве:

3¹; (1+2+1) 3²= 9; (1+2+1)²3³= 27; (1+2+1)³

Количество образующихся гамет:

2 2²= 4 2³= 8

Количество образующихся различных типов гамет равно 2ⁿ, где n – число пар гетерозиготных аллелей генов. Например: особь с генотипом ААВВСС образует 2⁰= 1; АаBbCC образует гамет 2²; с генотипом AaBbCcDdee – 2⁴= 16 типов гамет.

Третий закон Менделя справедлив только для тех случаев, когда анализируемые гены находятся в разных парах гомологичных хромосом.

Цитологические основы. При образовании гамет, из каждой пары хромосом и находящихся в них аллельных генов в гамету попадает только одна и один ген из пары, при этом в результате случайного расхождения хромосом при мейозе ген

А может попасть в одну гамету с геном В или с геном в, а ген а может объединиться с геном В или с геном в.

Решение задач с использованием теории вероятности

Вероятности появления того или иного генотипа можно легко посчитать и без решетки Пеннета.

Какова вероятность того, что от скрещивания двойных гетерозигот АаBb х

AaBb появятся особи с генотипом 1). ААВВ? 2). АаBb? 3). АаВВ? 4). Ааbb?

1.) Проведем анализ дигибридного скрещивания

АаBb х AaBb как двух моногибридных: Аа х Аа и Bb х Bb. Какова вероятность того, что один из родителей с генотипом Аа даст потомку гамету с хромосомой А? Очевидно, она равна 1/2. Второй родитель тоже дает гаметы с хромосомами А и а с равной вероятностью. Рассмотрим теперь, какова вероятность встретить зиготу, содержащую АА. Для этого должны встретиться гаметы несущие А и А. Вероятность этого события равна 1/2 х 1/2 = 1/4.

Также рассуждаем и по вероятности встречи гамет, несущих В, вероятность также равна 1/4. Значит, вероятность образования генотипа ААВВ равна 1/4 х 1/4 = 1/16.

Решение задач с использованием теории вероятности

2). АаBb?

Еще легче определить вероятности с помощью генотипов. Вероятность образования зиготы c генотипом Аа равна 2/4 (АА + 2Аа + аа). Bb также 2/4. Значит, вероятность образования генотипа АаВb равна 2/4 х 2/4 = 4/16.

3). АаВВ?

Вероятность образования зиготы c генотипом Аа равна 2/4 (АА + 2Аа + аа). BВ – 1/4. Значит, вероятность образования генотипа АаВВ равна 2/4 х 1/4 = 2/16.

4). Ааbb?

Вероятность образования зиготы c генотипом АА равна 1/4 (АА + 2Аа + аа). bb также 1/4. Значит, вероятность образования генотипа АAbb равна 1/4 х 1/4 = 1/16.

Подведем итоги:

Сколько пар гомологичных хромосом отвечают за наследование окраски и формы семян у гороха?

Две пары.

Сколько типов гамет образуется у сорта гороха с желтыми и гладкими семенами?

Один, так как сорт – гомозиготные организмы (ААВВ).

Сколько типов гамет образуются у гороха, имеющего генотип АаВb, ААВb, ааВb, АаВВ?

АаВb – 4, ААВb – 2, ааВb, АаВВ – 2.

Сколько различных фенотипов образуется при скрещивания двойных гетерозигот, если аллельные гены расположены в различных парах гомологичных хромосом? В каком соотношении?

Четыре (2²), в соотношении 9+3+3+1 (3+1)².

Сколько различных генотипов образуется при скрещивания двойных гетерозигот, если аллельные гены расположены в различных парах гомологичных хромосом?

Девять генотипов (3²)в соотношении (1+2+1)². Сколько различных гамет будет образовываться у тройной гетерозиготы?

2³= 8

Подведем итоги:

Какое скрещивание называется дигибридным?

Если две особи отличаются друг от друга по двум признакам, то скрещивание между ними называется дигибридным.

Генотип гороха с желтой окраской и гладкой формой семян — ААВb. Какие типы гамет образуются у данного растения?

АВ и Аb.

Г. Мендель проследил наследование семи пар признаков у гороха. Многие исследователи, повторяя опыты Менделя, подтвердили открытые им законы. Было признано, что эти законы носят всеобщий характер.

Однако в 1906 г. английские генетики В.Бэтсон и Р.Пеннет, проводя скрещивание растений душистого горошка и анализируя наследование формы пыльцы и окраски цветков, обнаружили, что эти признаки не дают независимого распределения в потомстве. Потомки всегда повторяли признаки родительских форм.

Стало ясно, что не для всех генов характерно независимое распределение в потомстве и свободное комбинирование.

Каждый организм имеет огромное количество признаков, а число хромосом невелико. Следовательно, каждая хромосома несет не один ген, а целую группу генов, отвечающих за развитие разных признаков.

Изучением наследования признаков, гены которых локализованы в одной хромосоме, занимался выдающийся американский генетик Т. Морган

(Нобелевская премия 1933 г). Если Мендель проводил свои опыты на горохе, то для Моргана основным объектом стала плодовая мушка дрозофила. Мушка каждые две недели при температуре 25°С дает многочисленное потомство. Самец и самка внешне хорошо различимы — у самца брюшко меньше и темнее.

Кроме того, они имеют всего 8 хромосом в диплоидном наборе и отличия по многочисленным признакам, могут размножаться в пробирках на дешевой питательной среде.

Томас Гент Морган (1886 — 1945)

Скрещивая мушку дрозофилу с серым телом и нормальными крыльями с мушкой, имеющей темную окраску тела и зачаточные крылья, в первом поколении Морган получал гибридов, имеющих серое тело и нормальные крылья.

При проведении анализирующего скрещивания самки F₁с самцом, имевшим рецессивные признаки, теоретически ожидалось получить потомство с комбинациями этих признаков в соотношении 1:1:1:1.

Однако в потомстве было 41,5% серых длиннокрылых и 41,5% черных с зачаточными крыльями и лишь незначительная часть мушек имела перекомбинированные признаки (8,5% черные длиннокрылые и 8,5% серые с зачаточными крыльями).

Морган пришел к выводу, что гены, обусловливающие развитие серой окраски тела и длинных крыльев, локализованы в одной хромосоме, а гены, обусловливающие развитие черной окраски тела и зачаточных крыльев, — в другой.

Явление совместного наследования признаков Морган назвал сцеплением. Материальной основой сцепления генов является хромосома. Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно и образуют одну группу сцепления.

Поскольку гомологичные хромосомы имеют одинаковый набор генов, количество групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом Явление совместного наследования генов, локализованных в одной хромосоме, называют сцепленным наследованием. Сцепленное наследование генов, локализованных в одной хромосоме, называют законом Моргана.

Появление особей с перекомбинированными признаками Морган объяснил кроссинговером во время мейоза. В результате кроссинговера в некоторых клетках происходит обмен участками хромосом между генами А и В, появляются гаметы Ав и аВ, и, как следствие, в потомстве образуются четыре группы фенотипов, как при свободном комбинировании генов.

Но поскольку кроссинговер происходит не во всех гаметах, числовое соотношение фенотипов не соответствует соотношению 1:1:1:1.

В зависимости от особенностей образования гамет, различают:

некроссоверные гаметы —

гаметы с хромосомами, образованными без кроссинговера:

АВ и аb;

кроссоверные гаметы — гаметы с

хромосомами, претерпевшими кроссинговер: Аb и аВ.

Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно и образуют одну группу сцепления. В каждой паре гомологичных хромосом находятся одинаковые группы генов. У человека 23 группы сцепления, у дрозофилы – четыре. Было также показано, что у каждого гена в хромосоме есть строго определенное место — локус.

Вероятность возникновения перекреста между генами зависит от их расположения в хромосоме: чем дальше друг от друга расположены гены, тем выше вероятность перекреста между ними.

За единицу расстояния между генами, находящимися в одной хромосоме, принят 1% кроссинговера. Например, в рассмотренном выше анализирующем скрещивании получено 17% особей с перекомбинированными признаками.

Следовательно, расстояние между генами серой окраски тела и длинных крыльев (а также черной окраски тела и зачаточных крыльев) равно 17%.

В честь Т. Моргана единица расстояния между генами названа морганидой, расстояние между этими генами равно17 морганидам.

А сила сцепления высчитывается по формуле: сила сцепления = 100% - % кроссоверных гамет. Сила сцепления между генами окраски тела и формы крыльев равна 100% - 17% = 83%.

Закон Моргана

Какой генотип у дигетерозиготной серой самки с длинными крыльями?

АВ//ab – цис- фаза.

Ab//aB – транс-фаза.

Подведем итоги:

Закон Моргана:

Гены, находящиеся в одной хромосоме наследуются преимущественно сцепленно.

Группа сцепления:

Гены, находящиеся в одной хромосоме образуют группу сцепления.

Количество групп сцепления:

Количество групп сцепления равно числу пар гомологичных хромосом, гаплоидному набору хромосом. У человека 23 группы сцепления, у дрозофилы – четыре.

Кроссоверные гаметы:

Гаметы с хромосомами, образованные в результате кроссинговера.

Морганида:

В честь Т. Моргана единица расстояния между генами названа морганидой, 1 морганида = 1% кроссоверных гамет.

Как определяется сила сцепления между генами? Сила сцепления высчитывается по формуле: сила сцепления = 100% - % кроссоверных гамет.

Подведем итоги:

Сколько групп сцепления у дрозофилы? У человека?

У дрозофилы – 4 группы сцепления, у человека – 23.

Какое явление вызывает нарушение закона Моргана?

Кроссинговер.

От чего зависит частота кроссинговера между генами, находящимися в одной хромосоме?

От расстояния между генами, чем больше расстояние, тем больше вероятность кроссинговера.

Генотип особи Ас//аС. Какие гаметы будут образовываться, если расстояние между генами Ас – 10 морганид.

Некроссоверные гаметы: 45% Ас и 45% аС, по 5% кроссоверных гамет АС и ас.

Современная хромосомная теория наследственности создана выдающимся американским генетиком Томасом Морганом.

1. Гены располагаются в хромосомах; различные хромосомы содержат неодинаковое число генов, причем набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален;

2. Каждый ген имеет определенное место (локус) в хромосоме; в идентичных локусах гомологичных хромосом находятся аллельные гены;

3. Гены расположены в хромосомах в определенной линейной последовательности;

4. Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно, образуя группу сцепления; число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом и постоянно для каждого вида организмов;

Томас Морган (1866—1945).

5. Сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера; это приводит к образованию рекомбинантных хромосом;

6. Частота кроссинговера является функцией расстояния между генами: чем больше расстояние, тем больше величина кроссинговера (прямая зависимость);

7. Каждый вид имеет характерный только для него набор хромосом — кариотип.

Явление кроссинговера помогло ученым установить расположение каждого гена в хромосоме, создать генетические карты хромосом. Чем дальше друг от друга расположены на хромосоме два гена, тем чаще они будут расходиться в разные хромосомы в процессе кроссинговера.

Таким образом, вероятность расхождения двух генов по разным хромосомам в процессе кроссинговера зависит от расстояния между ними в хромосоме. Следовательно, подсчитав частоту кроссинговера между какимилибо двумя генами одной хромосомы, отвечающими за различные признаки, можно точно определить расстояние между этими генами, а значит, и начать построение генетической карты, которая представляет собой схему взаимного расположения генов, составляющих одну хромосому.

Подведем итоги:

Задача 1.

Катаракта и полидактилия (многопалость) вызываются доминантными аллелями двух генов, расположенных в одной паре аутосом. Женщина унаследовала катаракту от отца, а многопалость от матери. Определить возможные фенотипы детей от ее брака со здоровым мужчиной.

Решение. (Без записи генетической схемы)

Определяем генотипы родителей. Пусть А – катаракта, В – полидактилия. Генотип женщины Аb//aB, хромосома с катарактой от отца, хромосома с полидактилией от матери. Генотип здорового мужчины ab//ab. В потомстве половина детей будут с генотипами Аb//ab и с катарактой, половина с генотипом аВ//ab и с полидактилией.

Как известно, большинство животных и двудомных растений являются раздельнополыми организмами, причем внутри вида количество особей мужского пола приблизительно равно количеству особей женского пола.

Наследование признаков организма, как правило, определяется генами. Механизм же определения пола имеет иной характер — хромосомный.

Пол чаще всего определяется в момент оплодотворения.

Если при оплодотворении образуется зигота, несущая две Х-хромосомы, то из нее будет формироваться женский организм, если Х-хромосому и Yхромосому — мужской.

Поскольку женский организм имеет две одинаковые половые хромосомы, его можно рассматривать как гомогаметный, мужской, образующий два типа гамет — как гетерогаметный.

Так же определяется пол у дрозофилы, у которой 3 пары аутосом и одна пара половых хромосом. Женский пол – гомогаметный, половые хромосомы ХХ; мужской – гетерогаметный, половые хромосомы ХУ.

Пол, как и у человека, определяется в момент слияния гамет.

У дрозофилы красный цвет глаз доминирует над белым. При скрещивании красноглазых самок с белоглазыми самцами, в первом поколении все потомство оказывалось красноглазым.

Если скрестить между собой гибридов F₁, то во втором поколении все самки оказываются красноглазыми, а у самцов происходит расщепление — 50% белоглазых и 50% красноглазых.

Если же скрестить между собой белоглазых самок и красноглазых самцов (реципрокное скрещивание), то в первом поколении все самки оказываются красноглазыми, а самцы белоглазыми.

В F₂половина самок и самцов — красноглазые, половина — белоглазые.

Объяснить полученные результаты наблюдаемого расщепления по окраске глаз Т.Морган смог, только предположив, что ген, отвечающий за окраску глаз, локализован в Ххромосоме, а Y-хромосома таких генов не содержит.

Таким образом, благодаря проведенным скрещиваниям, был сделан очень важный вывод: ген цвета глаз сцеплен с полом, то есть находится в Х-хромосоме.

Итак, у дрозофилы и человека женский пол является гомогаметным, и общая схема наследования пола у двух этих видов одинакова. У некоторых видов живых существ хромосомное определение пола совсем другое.

У некоторых насекомых (кузнечики) у самцов в хромосомном наборе лишь одна половая хромосома (ХО), а самки — гомогаметны (XX).

У бабочек, птиц и рептилий — гомогаметны самцы (XX), а самки — гетерогаметны (XY).

У пчел и муравьев половых хромосом нет, и самки имеют в клетках тела диплоидный набор хромосом, а самцы, развивающиеся партеногенетически (из неоплодотворенных яйцеклеток), — гаплоидный набор хромосом.

У крокодилов половые хромосомы не обнаружены. Пол зародыша, развивающегося в яйце, зависит от температуры окружающей среды: при высоких температурах развивается больше самок, а в том случае, если прохладно — больше самцов.

Подведем итоги:

Аутосомы:

Хромосомы, одинаковые у мужского и женского организма.

Половые хромосомы:

Хромосомы, определяющие пол организма.

Гомогаметный пол:

Если все половые клетки несут одинаковую половую хромосому – пол гомогаметен.

У каких организмов мужская гетерогаметность по типу ХУ:

У большинства млекопитающих, у двукрылых.

У каких организмов мужская гетерогаметность по типу Х0? У кенгуру, кузнечика.

У каких организмов женская гетерогаметность по типу ХУ? У птиц, пресмыкающихся, многих бабочек.

У каких организмов женская гетерогаметность по типу Х0?

У моли.

В какой момент определяется пол будущего организма?

В момент слияния гамет.

У человека мужчина получает Ххромосому от матери. Половые хромосомы человека имеют небольшие гомологичные участки, несущие одинаковые гены (например, ген общей цветовой слепоты), это участки конъюгации.

Но большинство генов, сцепленных с Х-хромосомой, отсутствуют в Ухромосоме, поэтому эти гены (даже рецессивные) будут проявляться фенотипически, так как они представлены в генотипе в единственном числе. Такие гены получили название гемизиготных – один ген на зиготу.

Например, гены отвечающие за свертывание крови, за различение цветов, ген, отвечающий за гипертрихоз – у мужчин повышенная волосатость ушной раковины.

Х-хромосома человека содержит ряд генов, рецессивные аллели которых определяют развитие тяжелых аномалий (гемофилия, дальтонизм).

Эти аномалии чаще встречаются у мужчин (так как они гемизиготны по этим генам), хотя носителем этих аномалий чаще бывает женщина.

У большинства организмов генетически активна только Х-хромосома, в то время как Y-хромосома практически инертна, так как не содержит генов, определяющих признаков организма. У человека лишь некоторые гены, не являющиеся жизненно важными, локализованы в Y-хромосоме (например, гипертрихоз — повышенная волосатость ушной раковины).

Гены, локализованные в Yхромосоме, наследуются особым образом — только от отца к сыну. Мать передает и сыну и дочери только Ххромосому.

От кого сын может унаследовать дальтонизм? От матери. Гемофилию?

От матери.

Гипертрихоз?

От отца.

Какие гемизиготные гены изображены на рисунке?

Гены гемофилии, дальтонизма, гипертрихоза.

Какие гены называются гемизиготными?

Гены, находящиеся в одном экземпляре в зиготе.

Мать является носительницей гена гемофилии, отец здоров. Гемофилия может быть:

Рецессивные признаки (болезни), сцепленные с Х-хромосомой, как правило, клинически не проявляются у гетерозиготных женщин. Однако встречаются и исключения. Это объясняется тем, что в соматических клетках одна из Х-хромосом гетерохроматизирована, а потому большинство ее генов не активны. Выбор Ххромосомымы (отцовской или материнской), которая остается активной, происходит на 15-20 день эмбриогенеза случайно и сохраняется при последующих делениях клеток. Таким образом, женщина – природный мозаик, так как в части ее клеток активны гены Ххромосомы отца, в части – матери (примерно 1:1).

Значит, черепаховые кошки – это всегда гетерозиготы по гену рыжего цвета, кошкимозаики, лоскутные кошки, у которых на шкурке то один ген включен, то другой! Что касается трехцветок (черепаховых с белым) - это черепаховые кошки, у которых в дополнение есть еще и аутосомный ген, определяющий белые пятна на теле. Именно этот ген и «добавляет» белого к черепаховому окрасу.

Подробнее в буфере

Взаимодействовать друг с другом могут как аллельные, так и неаллельные гены.

Взаимодействие аллельных генов

Различают несколько типов взаимодействия аллельных генов:

Полное доминирование, при котором у гетерозигот проявляется только один, доминантный признак родителей;

Неполное доминирование, при котором у гибридов наблюдается промежуточный характер наследования.

Кодоминирование, в этом случае у гибридов проявляются оба признака. Например, кодоминирование проявляется у людей с 4 группой крови. Первая группа крови у людей с аллелями i^Oi^O, вторая — с аллелями I^AI^Aили I^Aí⁰; третья — I^ВI^Вили I^Вí⁰; четвертая группа имеет аллели I^АI^В. Во 2 и 3 группах полное доминирование генов I^Аи I^Внад аллелью I⁰, в 4 группе в эритроцитах присутствуют продукты гена I^Аи I^В.

Изучая закономерности наследования, Г.Мендель исходил из предположения, что один наследственный фактор отвечает за развитие только одного признака. Например, ген, отвечающий за развитие окраски семян гороха, не влияет на форму семян.

Причем эти гены располагаются в разных хромосомах, и их наследование независимо друг от друга. Поэтому может сложиться впечатление, что генотип представляет собой простую совокупность генов организма.

Вместе с тем, постепенно накапливались и факты,

показывающие, что взаимоотношения между генами и признаками носят более сложный характер.

Выяснилось, что один и тот же ген может оказывать влияние на развитие нескольких признаков;

один и тот же признак может

развиваться под влиянием многих генов.

Известно несколько типов взаимодействия неаллельных генов:

Взаимодействие неаллельных генов. Комплементарность

Комплементарное взаимодействие. Комплемента́рное (дополнительное) действие генов — это вид взаимодействия неаллельных генов, доминантные аллели которых при совместном сочетании в генотипе обусловливают новое фенотипическое проявление признаков. При этом расщепление гибридов в F₂по фенотипу может происходить в соотношениях 9:6:1, 9:3:4, 9:7, 9:3:3:1.

Примером комплементарности является наследование дисковидной формы плодов тыквы. Наличие в генотипе доминантных генов А или В обусловливает округлую форму плодов, а рецессивных — удлинённую. При наличии в генотипе одновременно доминантных генов А и В форма плода будет дисковидной.

При скрещивании чистых линий с сортами, имеющими округлую форму плодов, в первом гибридном поколении F₁все плоды будут иметь дисковидную форму, а в поколении F₂произойдёт расщепление по фенотипу: из каждых 16 растений 9 будут иметь дисковидные плоды, 6 — округлые и 1 — удлинённые.

Взаимодействие неаллельных генов. Комплементарность

Итак, если доминантные аллели двух генов обусловливают новый фенотип, то в F₁, наблюдается расщепление 9:3:3:1, или 9:6:1, или 9:3:4.

При другом варианте комплементарности доминантные аллели двух взаимодействующих генов не имеют собственного фенотипического проявления:

новый фенотип у гибридов определяется одновременным присутствием в генотипе двух неаллельных доминантных генов.

Так, у тутового шелкопряда желтая окраска кокона определяется наличием в генотипе двух доминантных генов A и В, при наличии в генотипе только одного из этих генов, а также у двойных гомозигот аа bb - окраска кокона белая. Поэтому в F₂у 7/16 коконов окраска белая, а у 9/16 А В_ - желтая.

Р ААbb х ааВВ

белые коконы белые коконы

F₁АаВb

желтые коконы

F₂9/16 А_В_: 3/16A_bb : 3/16 аа В_ : 1/16 аа bb желтые коконы (9) белые коконы (7)

Взаимодействие неаллельных генов. Эпистаз

При рецессивном эпистазе рецессивный аллель одного гена аа подавляет действие неаллельного доминантного гена В и b.

Задача. У льна аллель А определяет окрашенный венчик, аа — неокрашенный (белый), В - голубой, bb - розовый. Ген А необходим для синтеза предшественника пигмента, без которого ни голубой, ни розовый пигменты не образуются. От скрещивания растений с розовыми и белыми цветами все потомство с голубыми цветами. Определить генотипы родителей, F₁и F₂.

Р ААbb х ааВВ

розовый белый

F₁AaBb

голубой

F₂: 9/I6A_B_; 3/16A_bb; 3/16 аа В_; 1/16 аа bb голубые розовые белые белые

Взаимодействие неаллельных генов. Полимерия

Явление полимерии было открыто в

1908 г. при изучении окраски зерновки у пшеницы Нельсоном-Эле. Он

предположил, что наследование окраски у зерновки пшеницы обусловлено двумя или тремя парами полимерных генов.

При скрещивании краснозерной и белозерной пшеницы в F₁наблюдалось промежуточное наследование признака: все гибриды первого поколения имели светло-красное зерно.

В F₂происходило расщепление в отношении 1:4:6:4:1 – 1/16 темно-красных, 4/16 ярко-красных, 6/16 средне-красных, 4/16 светло-красных и 1/16 белых.

У человека по типу полимерии наследуется, например, окраска кожи.

Взаимодействие неаллельных генов. Полимерия

При некумулятивной полимерии признак проявляется при наличии хотя бы одного из доминантных аллелей полимерных генов и количество доминантных аллелей не влияет на степень выраженности признака. Расщепление при скрещивании дигетерозигот 15:1.

Так у кур оперенность ног определяется доминантными аллелями двух генов A1 и А2:

Р А1А1 А2А2 х а1а1a2a2

оперенная неоперенная

F1 А1а1 А2а2

оперенные

F₂9 А₁_А₂_; 3 А₁_ а₂а₂:; 3 a₁a₁A₂_; 1 а₁а₁a₂a₂оперенные (15) неоперенные (1)

В F₂среди 15/16 гибридов с оперенными ногами есть такие, которые имеют четыре доминантных аллеля (А₁А₁А₂А₂), три (А₁А₁А₂а₂), два (А₁а₁А₂а₂) или всего один (А₁а₁а₂а₂), характер оперенности ног в этих случаях один и тот же.

15:1

Плейотропия – множественное действие гена. Иногда один ген, кодируя структуру белка, необходимого для нормального обмена веществ во многих видах клеток организма, влияет сразу на несколько признаков. Например, патология одного определенного гена приводит у человека к развитию синдрома Марфана. У таких людей очень длинные и тонкие («паучьи») пальцы, вывих хрусталика глаза, пороки клапанов сердца, страдают сосуды.

Заболевание называется арахнодактилия. Они необычайно худы, высоки из-за длинных рук и ног. У таких людей повышенное содержание адреналина в крови, необычайная работоспособность. Такими были Авраам Линкольн, Ганс Христиан Андерсен, Николо Паганини, Корней Иванович Чуковский.

У человека рецессивная наследственная болезнь — серповидно-клеточная анемия. Первичным дефектом этой болезни является замена одной из аминокислот в молекуле гемоглобина, что приводит к изменению формы эритроцитов. Одновременно с этим возникают глубокие нарушения в сердечно-сосудистой, нервной, пищеварительной, выделительной системах. Это приводит к тому, что гомозиготный по этому заболеванию погибает в детстве.

Плейотропия широко распространена. Изучение действия генов показало, что плейотропным эффектом, очевидно, обладают многие, если не все, гены.

Подведем итоги:

Перечислите типы взаимодействия аллельных генов.

Полное доминирование, неполное доминирование, кодоминировние.

Перечислите типы взаимодействия неаллельных генов.

Комплементарность, эпистаз (доминантный и рецессивный), полимерия, плейотропия.

Приведите пример полного доминирования генов.

Желтая окраска семян гороха доминирует над зеленой.

Приведите пример неполного доминирования генов.

Промежуточная окраска о цветов ночной красавицы при скрещивании растений с красными и белыми цветками.

Приведите пример кодоминирования генов.

Четвертая группа крови, проявляются оба аллеля гена - I^AI^B.

Приведите пример комплементарного взаимодействия генов.

Развитие ореховидного гребня у кур, имеющих генотипы А_В_.

Приведите пример эпистатичного взаимодействия генов.

При скрещивании леггорнов с плимутроками, все потомство F₁имеет белую окраску. Если же гибридов F₁скрестить между собой, то в F₂13/16 белых: 3/16 окрашенных.

Приведите пример полимерии.

Цвет кожи негров, например, определяется четырьмя доминантными аллелями – ААВВ, у белого человека – ааbb.

Подведем итоги:

Какие гены называют комплементарными?

Гены, обусловливающие при совместном сочетании в генотипе в гомозиготном или гетерозиготном состоянии новое фенотипическое проявление признака.

Какое взаимодействие неаллельных генов называют эпистатичным? Эпистатичным называют такое взаимодействие генов, при котором аллель одного гена подавляет действие аллелей других генов. Какое взаимодействие неаллельных генов называют полимерией? Взаимодействие неаллельных генов, при котором степень фенотипического проявления признака зависит от числа доминантных аллелей неаллельных генов.

Что такое кумулятивная полимерия?

При кумулятивной полимерии степень проявления признака зависит от суммирующего действия генов. Чем больше доминантных аллелей генов, тем больше степень выраженности признака. Расщепление при скрещивании дигетерозигот 1:4:6:4:1.

Что такое плейотропия?

Плейотропией называют множественное действие генов, когда один ген влияет на развитие многих признаков.

Приведите пример плейотропного действия гена.

Серповидно-клеточная анемия. Замена одной из аминокислот в молекуле гемоглобина приводит к изменению формы эритроцитов.

Селекция как наука

Селекция — наука о создании новых и улучшении существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов.

В основе селекции лежат такие методы, как гибридизация и отбор.

Теоретической основой селекции является генетика.

Селекция как наука

Породы, сорта, штаммы — искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Пионером разработки научных основ селекционной работы в нашей стране был Н. И. Вавилов и его ученики. Н. И. Вавилов считал, что в основе селекции лежит правильный выбор для работы исходных особей, их генетическое разнообразие и влияние окружающей среды на проявление наследственных признаков при гибридизации этих особей.

Для успешной работы селекционеру необходимо сортовое разнообразие исходного материала, с этой целью Н.И.Вавиловым была собрана коллекция сортов культурных растений и их диких предков со всего земного шара. К 1940 году во Всесоюзном институте растениеводства насчитывалось 300 тыс. сортов.

Н.И.Вавилов, (1887-1943)

Н. И. Вавилов предположил, что район наибольшего генетического разнообразия какого-либо вида культурного растения является центром его происхождения и одомашнивания. Всего Н. И. Вавилов установил 7 центров древнего земледелия, где люди впервые стали выращивать дикие виды растений:

1. Китайский

(Восточноазиатский) центр включает в себя Центральный и Восточный Китай, Корею, Японию. В этом центре были окультурены человеком просо, соя, гречиха, редька, вишня, слива, яблоня.

2. Индийский (Южноазиатский) центр включает в себя полуостров

Индостан, Южный Китай, ЮгоВосточную Азию. Этот центр — родина риса, цитрусовых, огурцов, баклажанов, сахарного тростника и многих других видов культурных растений.

3. Юго-западноазиатский центр охватывает страны Малой Азии,

Средней Азии, Иран, Афганистан, Северо-Западную Индию. Это родина мягких сортов пшеницы, ржи, бобовых (гороха, бобов), льна, конопли, чеснока, винограда.

4. Средиземноморский центр включает в себя европейские, африканские и азиатские страны, расположенные по берегам Средиземного моря. Здесь родина капусты, маслин, петрушки, сахарной свеклы, клевера.

5. Абиссинский центр расположен в относительно небольшом районе современной Эфиопии и на южном побережье Аравийского полуострова. Этот центр — родина твердых пшениц,

сорго, бананов, кофе. Повидимому, из всех центров древнего земледелия Абиссинский центр является самым древним.

6. Центральноамериканский центр — это Мексика, острова Карибского моря и часть стран Центральной Америки. Здесь родина кукурузы, тыквы, хлопчатника, табака, красного перца.

7. Южноамериканский центр охватывает западное побережье Южной Америки. Это родина картофеля, ананаса, хинного дерева, томатов, фасоли.

Все эти центры совпадают с местами существования великих цивилизаций древности —

Древнего Египта, Китая, Японии, Древней Греции, Рима, государств майя и ацтеков.

Подведем итоги:

Селекция:

Наука о методах создания новых сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов с нужными человеку признаками.

Порода, сорт, штамм:

Искусственно созданные человеком популяции организмов с наследственно закрепленными особенностями: продуктивностью, морфологическими, физиологическими признаками.

Растения родиной из Индийского (Южноазиатского) центра:

Родина риса, цитрусовых, огурцов, баклажанов, сахарного тростника.

Растения родиной из Китайского (Восточноазиатского) центра:

Просо, соя, гречиха, редька, вишня, слива, яблоня.

Растения из Юго-Западноазиатского центра:

Это родина мягких сортов пшеницы, бобовых, ржи, конопли, чеснока.

Растения из Средиземноморского центра:

Родина капусты, маслин, петрушки, сахарной свеклы, клевера.

Растения из Абиссинского центра:

Родина твердых пшениц, сорго, бананов, кофе.

Растения из Южноамериканского центра:

Родина картофеля, ананаса, хинного дерева, томатов, фасоли.

Растения из Центральноамериканского центра :

Кукуруза, тыква, хлопчатник, табак, красный перец.

Подведем итоги:

Значения учения о центрах происхождения культурных растений: Позволяют определить центры наибольшего видового и сортового разнообразия растений. Дают материал для селекции растений, для создание сортов, приспособленных к различным условиям.

Создание пород домашних животных началось вслед за их приручением и одомашниванием, которое началось, вероятно, 10-12 тыс. лет назад. Первым этапом было приручение животных.

В результате бессознательной формы искусственного отбора происходило одомашнивание и изменение генофонда прирученных животных. Менялся их внешний вид, продуктивность, характер. Сохранялись те животные, которые могли размножать в неволе, не проявляли агрессивности по отношению к человеку.

Методический отбор привел к созданию всего многообразия пород домашних животных от небольшого числа видов диких предков.

Основные понятия

Внутрипородное разведение:

Отбор по экстерьеру лучших производителей, выбраковка особей, не отвечающих требованиям породы. Метод сохраняет и улучшает породу.

Межпородное скрещивание:

Используют для создания новой породы или получения эффекта гетерозиса.

Инбридинг:

Близкородственное скрещивание, родителей скрещивают с потомством, братьев с сестрами, это помогает получить большее число особей, обладающих нужными свойствами. Сопровождается жестким отбором.

Гетерозисные гибриды:

Часто при межпородном скрещивании в первом поколении проявляется эффект гетерозиса, гетерозисные животные отличаются скороспелостью и повышенной мясной продуктивностью.

Отбор, который проводят в селекции животных:

Индивидуальный.

Селекция животных имеет ряд отличий от селекции растений:

Для животных характерно в основном половое размножение, у них часто поздняя половозрелость, смена поколений происходит через несколько лет, и немногочисленное потомство.

Основные понятия

Испытание по потомству:

Проводят для подбора самцов, у которых не проявляются некоторые качества (молочность и жирномолочность быков, яйценоскость петухов).

Искусственное осеменение:

Используют для получения потомства от лучших самцов производителей, тем более что половые клетки можно хранить при температуре жидкого азота любое время.

Гормональная суперовуляция и трансплантация:

У выдающихся самок можно забирать десятки эмбрионов в год, а затем имплантировать их в других самок. Это дает возможность увеличить в несколько раз число потомков от выдающихся производителей..

Отдаленная гибридизация:

Межвидовое скрещивание, чаще всего межвидовые гибриды стерильны, у них нарушается мейоз, что приводит к нарушению гаметогенеза. Но иногда межвидовые гибриды плодовиты.

Полиплоидия у животных как метод селекции:

Крайне редко встречается у животных. Б.Л.Астауров создал плодовитый полиплоидный гибрид тутового шелкопряда.

Основные понятия

Основные методы традиционной селекции:

Искусственный мутагенез и отбор.

Генная инженерия:

Выделении нужного гена из генома одного организма и введении его в геном другого организма.

Трансгенные организмы (ГМО):

Организмы, в которые введены «чужие» гены.

Как называются ферменты для вырезания и вшивания генов? «Вырезании» генов проводят с помощью рестриктаз, «вшивание" осуществляется с помощью лигаз.

Что такое вектор?

Плазмида, с помощью которой гены вводятся в геном другого организма.

Что должен содержать вектор?

Все необходимое для управления работой этого гена — промотор, терминатор, ген-оператор и ген-регулятор. Кроме того, вектор должен содержать маркерные гены, которые придают клетке-реципиенту новые свойства, позволяющие отличить эту клетку от исходных клеток.

Как получили растения, которые не могут есть насекомые?

Из бактерии Bacillus thuringiensis выделили ген, разрушающий желудок насекомых и ввели его в плазмиду почвенной бактерии. Этой бактерией были заражены кусочки растительной ткани, выращиваемой на питательной среде, из них вырастили полноценные растения.

На чем основан метод замещенных линий:

На замещении одной пары гомологичных хромосом на другую.

На чем основан метод дополненных линий:

На введение в генотип пары гомологичных хромосом с нужными признаками.

На чем основан метод гаплоидов:

На выращивании гаплоидных растений с последующим удвоением хромосом.

На чем основан метод получения полиплоидов:

На увеличении хромосомного набора, кратное гаплоидному. Используется колхицин. Что такое тотипотентность?

Клетки растений при определенных условиях способны сформировать полноценное растение.

Как можно использовать клеточные культуры?

Из отдельных клеток можно вырастить полноценные растения.

Как используется метод создания гибридом?

Осуществляется гибридизация клеток разных видов, например, лимфоцитов, образующие антитела, с раковыми клетками. В результате гибридомы нарабатывают антитела, как лимфоциты, и «бессмертны», как раковые клетки.

Основные понятия

Как осуществляется клонирование животных?

Ядро соматической клетки пересаживается в яйцеклетку, из которой предварительно удалили ядро. Яйцеклетка активируется и после начала дробления пересаживается в матку суррогатной матери.

Как можно получить химерных животных?

Возможно слияние эмбрионов на ранних стадиях. Таким способом были получены химерные мыши при слиянии эмбрионов белых и черных мышей, химерное животное овца-коза.

Основные понятия

Что такое генофонд популяции?

Совокупность всех генотипов особей данной популяции.

Элементарный эволюционный материал:

Мутации.

Элементарное эволюционное явление:

Направленные изменения генофондов популяций под воздействием различных факторов.

Что можно сказать о вновь возникающих мутациях:

Большинство вновь возникших мутаций оказываются рецессивны и вредны, и в гомозиготном состоянии, как правило, снижают жизнеспособность особей.

Что обозначает формула p + q = 1: Частоту встречаемости доминантного и рецессивного аллелей гена. Что обозначает формула р²+ 2pq + q²= 1:

Частоту встречаемости генотипов АА + 2Аа + аа = 1.

Сформулируйте закон Харди-Вайнберга:

В идеальной популяции частота встречаемости генотипов и аллелей генов не изменяется

При каких условиях выполняется закон Харди-Вайнберга:

Отсутствие отбора, миграций, мутаций и возможна равновероятная встречаемость гамет с различными аллелями.

Основные понятия

Популяция:

Популяция — это совокупность особей одного вида, длительное время обитающих на определенной территории, свободно скрещивающихся друг с другом, имеющих общее происхождение, определенную генетическую структуру и в той или иной степени изолированных от других таких совокупностей особей данного вида.

Генетическая структура популяции:

Под генетической структурой популяции понимают соотношение в ней различных генотипов и аллелей.

Основные понятия

Почему после миграции генофонд новой популяции отличается от исходной? Генофонд вновь образованной популяции будет неизбежно меньше генофонда родительской популяции. В силу случайных причин частоты аллелей в новой популяции могут не совпадать с таковыми у исходной. Почему после изоляции генофонд новой популяции отличается от исходной? Генофонд малой популяции, берущей начало от малого количества особей, может, опять же в силу случайных причин, отличаться от генофонда исходной по составу.

Почему популяционные волны приводят к случайному изменению генофонда? В популяции, пережившей катастрофу, состоящей из особей, оставшихся в живых случайно, состав генофонда будет сформирован из случайно подобранных генотипов.

Как естественный отбор изменяет генофонд популяции?

Действие естественного отбора приводит к направленным изменениям генофонда популяции – повышению частот «полезных» генов.

Что такое дрейф генов?

Ненаправленное изменение генофонда (частоты встречаемости аллелей и генотипов) в малой популяции по сравнению с его исходным состоянием под действием случайных факторов.

Основные понятия

Идеальная популяция:

Популяция, в которой выполняются 4 условия:

1. Неограниченно большая численность популяции, обеспечивающая свободное скрещивание особей друг с другом;

2. Нет мутаций, или прямые и обратные мутации возникают с одинаковой частотой или настолько редко, что ими можно пренебречь;

3. Нет миграций, или отток или приток новых генотипов в популяцию отсутствует;

4. Нет отбора.

Почему популяция – открытая структура, а вид – закрытая?

Скрещивание между особями разных популяций возможно, между особями разных видов - нет.

Почему закон Харди-Вайнберга не применим для гороха?

Горох – самоопылитель. В популяциях самоопыляющихся растений наблюдается процесс гомозиготизации, или разложения на линии с различными генотипами.

Какая популяция называется панмиктической?

Популяция, в которой обеспечивается равновероятная встречаемость гамет при свободном скрещивании (панмиксия).

Основные понятия

Что такое норма реакции?

Пределы модификационной изменчивости какого-либо признака называют нормой реакции.

Вариационный ряд:

Ряд, в котором особи располагаются по возрастанию показателя изучаемого признака.

Вариационная кривая:

Графическое отображение частоты встречаемости каждой варианты. Какая шерсть у новорожденного горностаевого кролика, у кролика, который содержался при температуре 37 градусов и при температуре около 20 градусов?

У новорожденного и выросшего при высокой температуре – светлая, у кролика, который содержался при температуре 20 градусов – будут темными нос, уши, лапы и хвост. По какой формуле можно рассчитать среднее значение признака?

(v * p)

М = n

Можно ли использовать модификационную изменчивость для создания новых пород животных:

Нельзя.

Основные понятия

Мутации:

Мутации — это изменения генотипа, происходящие под влиянием факторов внешней или внутренней среды.

Генные мутации:

Возникают при замене одного или нескольких нуклеотидов в пределах одного гена на другие. В результате в деятельности гена происходят изменения, синтезируется белок с измененной последовательностью аминокислот и, следовательно, с измененными свойствами, а в итоге какойто признак организма будет изменен или утрачен.

Хромосомные мутации. Утрата:

Мутация, при которой отрывается концевая часть хромосомы и происходит потеря части генов.

Хромосомные мутации. Делеция:

Мутация, при которой из хромосомы удаляется ее средняя часть.

Хромосомные мутации. Дупликация:

Удвоение какого-нибудь ее участка. При этом часть генов будет встречаться в хромосоме несколько раз.

Основные понятия

Хромосомные мутации. Инверсия:

При инверсии хромосома разрывается в двух местах и получившийся фрагмент, повернувшись на 180°, снова встраивается в место разрыва.

Хромосомные мутации. Транслокация:

Перенос участка одной хромосомы к другой, ей не гомологичной. Например, были гены АБВГД, стали АБВГД12345.

Гетероплоидия:

В этом случае в генотипе или отсутствует какая-нибудь хромосома, или, наоборот, присутствует лишняя.

Полиплоидия:

Частный случай геномных мутаций является полиплоидия, т. е. кратное гаплоидному увеличение числа хромосом в клетках в результате нарушения их расхождения в митозе или мейозе.

В селекции животных можно использовать изменчивость:

Только наследственную, модификации не передаются следующему поколению.

Можно ли в селекции животных использовать мутационную изменчивость? Да, нужно искать нужные мутации и комбинировать их в нужном направлении с помощью комбинативной изменчивости – полового размножения.

Основные понятия

Закон гомологических рядов:

«Генетически близкие роды и виды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других родственных видов и родов».

Значение закона:

Позволяет предвидеть признаки, которые могут быть у растений данной группы.

"Генетика" просто и интересно.

Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.

28.01.2020