Сцепленное наследование признаков

Биология 10 класс

Опыты Г. Менделя касались наследования признаков, связанных с разными парами гомологичных хромосом.
Исследования показали, что хромосомы ограничены по числу, и в одной хромосоме содержится множество генов, отвечающих за разные признаки.
Возникает вопрос: как наследуются признаки, находящиеся в одной хромосоме?

Решил проблему наследования генов, находящихся в одной паре гомологичных хромосом.

Он доказал, что гены расположены в хромосомах, его работы подтвердили теорию Менделя и заложили основы современной генетической науки.

В 1933 году Морган получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за свои открытия.

Его исследования стали фундаментальными для понимания механизмов наследования признаков и развития эволюционной биологии.

23 пары хромосом.
25-30 тысяч генов в геноме.
Более 1000 генов в хромосоме.

Для скрещивания были выбраны две чистые линии дрозофил.
Причины выбора:
Быстрое размножение
(в месяц 3 поколения).
Количество хромосом - 4 пары.
Чёткая выраженность альтернативных признаков
Легко разводить.

Количество признаков множество и они превышают количество пар хромосом, значит признаки контролируются генами одной хромосомы, которые должны наследоваться совместно

это физическое соединение генов в одной хромосоме Томас Морган назвал сцепленным наследованием

все гены, расположенные
в одной хромосоме, наследуются вместе, то есть образуют группы сцепления.

Мушки дрозофилы

Для скрещивания были выбраны две чистые линии дрозофил:
одна особь - с серым телом и обычными крыльями:
вторая особь - с черным телом и укороченными крыльями.
все гибриды имели серое тело и обычные крылья (АаВв).
Проявился первый закон Г. Менделя - всё потомство Единообразно по признакам доминантности.

серое тело и обычные крылья

При скрещивании гибридов F1
поколения закон независимого расщепления (9:3:3:1) нарушен.
Большая часть гибридов 2 поколения имели оба признака: либо - серое тело и длинные крылья, либо - чёрное тело и зачаточные крылья. Новые признаки, не встречавшиеся у предков – серое тело, зачаточные крылья и чёрное тело, длинные крылья (рекомбинантные), встречались очень редко.

Морган сделал вывод, что сцепление может быть неполным. Нарушение происходит в результате кроссинговера - обмена участками между гомологичными хромосомами. Во время мейоза гомологичные хромосомы обмениваются участками, это приводит к образованию новых комбинаций генов на хромосомах.

Цитологическое обоснование нарушения сцепленного наследования генов

Причины нарушения сцепления генов:
Аллели разных генов разделились, произошла рекомбинация, возникли новые сочетания генов.
Рекомбинанты образовались из-за кроссинговера (обмена генами) между гомологичными хромосомами в мейозе.
Кроссинговер происходит не всегда, поэтому число кроссоверных особей меньше, чем основных.
У самцов дрозофилы кроссинговер отсутствует, поэтому в первом варианте скрещивания рекомбинаций не было.
Т. Морган сформулировал закон нарушения сцепления генов: сцепление нарушается из-за кроссинговера в мейозе.

Морган доказал, что частота кроссинговера между гомологичными хромосомами зависит от расстояния между генами в хромосоме.
Чем больше частота кроссинговера, тем больше расстояние между генами. Это позволяет составлять генетическую карту, для этого проводят анализ сразу нескольких генов.
За единицу расстояния между генами принимается 1 % кроссинговера,
эта величина названа морганидой.

Частота кроссинговера (рекомбинации) = число рекомбинантов  :  общее число потомков × 100 %.
Данная формула показывает относительное расстояние между сцепленными генами в хромосоме.

Высокая и низкая температура повышают частоту кроссинговера

Рентгеновские лучи – повышают частоту кроссинговера

Снижает частоту кроссинговера возраст особи

Мутагены – повышают или снижают частоту кроссинговера

У самцов дрозофилы кроссинговер не происходит, у самцов млекопитающих интенсивность незначительна

Чем дальше расстояние между генами, тем выше частота кроссинговера

Са и Мg могут повышать или снижать частоту кроссинговера

Гены расположенные около центромеры менее способны к кроссинговеру

Ген — основная единица наследственности, находится в хромосоме.
Хромосомы содержат много генов, расположенных линейно.
Гены в одной хромосоме передаются вместе (сцепленно).
Мейоз нарушает сцепление через кроссинговер, увеличивая разнообразие генов в гаметах.
Гомологичные хромосомы и аллели разделяются между разными гаметами во время мейоза.
Различные негомологичные хромосомы расходятся случайно, образуя комбинации в гаметах.

1. Определение типа скрещивания.
Определите тип скрещивания: моногибридное, дигибридное, на сцепление и т. д. Выясните, что гены действительно находятся в одной хромосоме, то есть сцеплены.
2. Построение генетической карты.
Постройте генетическую карту, показывающую расположение генов в хромосоме. Используйте данные о кроссинговере для определения расстояния между генами.
3. Анализ потомства.
Проанализируйте потомство от скрещиваний. Обратите внимание на отклонения от ожидаемого соотношения фенотипов.
4. Расчет частоты рекомбинаций.
Рассчитайте частоту рекомбинаций между генами.
Это поможет определить степень сцепления между генами.

Задача.
В эксперименте по скрещиванию двух линий дрозофил получены следующие результаты:
Р


AaBb x aabb
Потомки: AaBb, Aabb, aaBb, aabb
Определить расстояние между генами A и B в хромосоме.

1. Типа скрещивания: дигибридное.
2. Построение генетической карты:
гены A и B расположены в одной хромосоме.
3. Анализ потомства: наблюдаются четыре различных фенотипа,
это указывает на наличие кроссинговера.
4. Расчет частоты рекомбинаций:
Частота рекомбинаций (ЧР) = (число рекомбинантных особей / общее число потомков) х 100%
В задаче частота рекомбинаций составляет 50%, что соответствует расстоянию между генами в 50 морганид.
Ответ. Расстояние между генами A и B равно 50 морганид.

Знание закономерностей сцепленного наследования имеет практическое применение в селекции растений и животных.
Помогает предсказывать генотипы потомства и выбирать наиболее перспективные комбинации генов для получения желаемых признаков.

Сцепленное наследование тесно связано с другими темами генетики:
наследственные заболевания;
генетическая инженерия;
клонирование.
Понимание закономерностей сцепленного наследования помогает лучше понять эти процессы и разработать новые методы лечения наследственных заболеваний.