Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Хромосомная теория наследственности. Закон Моргана. Взаимодействие генов. Генетика пола. Цитоплазматическая наследственность

Генетика

Хромосомная теория наследственности. Закон Моргана. Взаимодействие генов. Генетика пола. Цитоплазматическая наследственность

План урока

  • Закон Моргана
  • Хромосомная теория наследственности
  • Взаимодействие генов
  • Генетика пола
  • Цитоплазматическая наследственность

Цели урока

  • Раскрывать цитологические основы генетических законов
  • Пользоваться генетической терминологией при объяснении генетических законов
  • Применять генетические закономерности к практическим ситуациям.
  • Сравнивать родительские формы, гаметы и потомство при анализе гибридизации

Разминка

  • На прямой поставили три точки: А и В на расстояние 7 см , между А и С — 18 см , между генами С и В — 25 см.  Начертите предложенную схему на лист, отметьте на ней взаимное расположение точек А, В, С и предположите, какое отношение логическая задача будет иметь к законам генетики.

Законы Моргана

Рис.1. Кариотип соматических клеток дрозофилы: А - самки; Б - самца. Рис.1. Кариотип соматических клеток дрозофилы: А - самки; Б - самца.

Со временем стало ясно, что принцип независимого распределения в потомстве и свободного комбинирования распространяется не на все гены. В самом деле, у любого организма признаков очень много, а число хромосом невелико. Следовательно, в каждой хромосоме должно находиться много генов. Каковы же закономерности наследования генов, локализованных в одной хромосоме? Этот вопрос был изучен выдающимся американским генетиком Томасом Морганом (1866-1945). Совместно с группой учёных он провёл огромную исследовательскую работу по изучению наследования генов на примере плодовой мушки дрозофилы, у которой в клетках тела (соматических) содержится по 8 хромосом, а в половых клетках (гаметах) только по 4 хромосомы (рис. 1).


Закон сцепленного наследования генов : гены, находящиеся в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются совместно, сцепленно (рис. 2).


Рис.2. Цитологические основы сцепленного наследования. Рис.2. Цитологические основы сцепленного наследования.

Сцепленные гены — гены, лежащие в одной хромосоме.

 

Группа сцепления — все гены одной хромосомы.

 

Цитологические основы закона сцепленного наследования:

 

- каждый организм имеет небольшое число хромосом, но десятки тысяч генов; 

- в каждой хромосоме сосредоточено несколько тысяч генов;

- гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно.

 

Вывод: если гены находятся в одной хромосоме, они наследуются преимущественно вместе, образуя группу сцепления. Число групп сцепления равно числу пар хромосом данного вида.


Закон нарушения сцепления : в некотором проценте случаев сцепление может нарушаться. Причина нарушения сцепления — кроссинговер (перекрёст хромосом) — обмен участками хромосом в профазе I мейотического деления (рис. 3).


Рис.3. Нарушение сцепленного наследования. Рис.3. Нарушение сцепленного наследования.

 

Хромосомная теория наследственности

 

В 1911 г. закономерности, открытые школой Т. Моргана, а затем подтверждённые и углубленные на многочисленных объектах, стали известны под общим названием «хромосомная теория наследственности».

 

Положения хромосомной теории наследственности:

 

  1. Гены находятся в хромосомах. Каждая хромосома представляет собой группу сцепления генов. Число групп сцепления у каждого вида равно гаплоидному числу хромосом.
  2. Каждый ген в хромосоме занимает определённое место (локус). Гены в хромосомах расположены линейно. Гены относительно стабильны.
  3. Гены могут изменяться (мутировать).
  4. Между гомологичными хромосомами может происходить обмен аллельными генами (кроссинговер).
  5. Расстояние между генами в хромосоме пропорционально проценту кроссинговера между ними.

 

Рис.4. Генетические карты второй хромосомы у дрозофилы. Рис.4. Генетические карты второй хромосомы у дрозофилы.

Понимание кроссинговера помогло генетикам создать хромосомные карты (рис.4), т. е. определить место каждого гена в хромосоме при помощи подсчёта частоты кроссинговера между двумя различными генами: частота перекрёста между двумя неаллельными генами одной хромосомы пропорциональна расстоянию между ними. Понятно, что чем ближе два гена расположены в одной хромосоме, тем реже они разделяются при кроссинговере. В половых хромосомах кроссинговер возможен только у самок (гомозиготных по Х-хромосоме).

 

Взаимодействие аллельных генов

 

Под взаимодействием генов понимают взаимодействие их продуктов (РНК, белков).

 

Полное доминирование

взаимодействие, при котором доминантный ген полностью подавляет действие рецессивного гена; у гетерозигот (Аа) проявляется доминантный признак

полидактилия,

наследование карего цвета глаз, 

умение владеть правой рукой

Неполное доминирование

взаимодействие, при котором доминантный ген частично подавляет действие рецессивного гена; у гетерозигот (Аа) проявляется промежуточный признак

Форма волос,

отсутствие глазного яблока,

розовая окраска цветков у ночной красавицы

Кодоминирование

взаимодействие, когда при различных сочетаниях генов проявляются новые признаки

наследование IV группы крови по системе АВО

 

Взаимодействие неаллельных генов

 

Комплементарность

доминантные аллели двух генов при совместном нахождении в генотипе (А_В_) обусловливают развитие нового фенотипа

цветок горошка с генами ААвв и ааВВ имеет неокрашенный венчик, а с АаВв — окрашенный

Эпистаз

один ген подавляет проявление другого гена

у лошадей ген С кодирует серую масть, но в доминантном состоянии (СС или Сс) он подавляет рыжую и вороную масть, кодируемые генами В соответственно: 

ВВсс — вороная, 

ВвСС — серая, 

ввсс — рыжая, 

ВВСС — серая, 

ВвСс — серая.

Полимерия

взаимодействия генов, когда признак определяется несколькими парами неаллельных генов, их обозначают одной буквой: А1,  А2,  А3 и т. д.

окраска пшеницы, количество молока у коров, яйценоскость у кур, содержание сахаров в плодах, пигментация кожи у человека: у африканцев преобладают доминантные аллели, а у европейцев — рецессивные. 

 

Известно также множественное действие гена, или плейотропность . Например, мутация одного гена, отвечающего за состояние соединительной ткани, приводит к множественным поражениям тканей и органов человека (поражение клапанов сердца, вывих хрусталика глаза, разрушение стенок аорты, очень длинные тонкие пальцы, впалая грудина и др.). Такую патологию называют синдромом Марфана.

 

Генетика пола

 

Генетическое определение пола, оно зависит от баланса хромосом.

 

Мендель утверждал, что пол наследственно детерминирован. На это утверждение его натолкнули результаты расщепления по полу 1:1, а значит и самцы и самки различаются по набору хромосом.

 

В результате изучения выяснено. что у организмов все пары хромосом, кроме одной, одинаковы, поэтому различают:

 

  • аутосомы — хромосомы, одинаковые у обоих полов (у человека их 22 пары в соматических клетках);
  • половые хромосомы (гетерохромосомы) — хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга  (у человека их одна пара в соматических клетках).

 

Рис.5. Генетика пола. Рис.5. Генетика пола.

Половые хромосомы обозначаются X и Y хромосомы. У женских особей млекопитающих и большинства других животных содержится 2 Х-хромосомы,  поэтому такой пол называется гомогаметным .  У мужской особи этих организмов одна X-хромосома и одна Y-хромосома,  поэтому такой пол называется гетерогаметным . В этом случае при образовании яйцеклеток, все клетки будут содержать только X-хромосомы, а при образовании сперматозоидов половина клеток будет с X-хромосомой, а другая половина  с Y-хромосомой. При оплодотворении с одинаковой вероятностью с яйцеклеткой может слиться как сперматозоид с X-хромосомой, так и сперматозоид с Y-хромосомой.  В первом случае из зиготы разовьётся организм женского пола (XX),  а во втором -  организм мужского пола (XY).

 

Цитоплазматическая наследственность

 

Согласно хромосомной теории наследственности ведущую роль в наследственности играют ДНК хромосом. Однако ДНК содержатся также в митохондриях, хлоропластах и в цитоплазме. Нехромосомные ДНК называются плазмидами. 

 

Клетки не имеют специальных механизмов равномерного распределения плазмид в процессе деления, поэтому одна дочерняя клетка может получить одну генетическую информацию, а вторая — совершенно другую. Наследование генов, содержащихся в плазмидах, не подчиняется менделевским закономерностям наследования, а их роль в формировании генотипа ещё мало изучена.

 

Для человека – это митохондриальная ДНК материнской клетки. Частота мутаций кольцевой в 10 раз выше, чем хромосомной, но они подавляются нормальными генами других митохондрий этой же клетки, поэтому организм фенотипически – здоров. Эти мутации – причина более 100 болезней, в т.ч. диабет, эпилепсия, болезнь Паркинсона.

Митохондриальная ДНК способна сохраняться в ископаемых останках. По этим ДНК провели сравнение останков Александры Федоровны и ее дочерей и принца Филиппа – родственников по женской линии.


Контрольные вопросы

 

  1. Кто является автором хромосомной теории наследственности?
  2. Что такое группа сцепления генов? От чего зависит количество групп сцепления у каждого вида организмов? Одинаковое ли количество групп сцепления будут иметь организмы одного вида? Ответ поясните.
  3. В чём проявляется взаимодействие генов?
  4. Между какими хромосомами может происходить кроссинговер? К чему он приводит?
  5. В чём выражается расстояние между генами, расположенными в одной хромосоме?
  6. Что такое генетическая карта хромосомы? Как она составляется?
  7. Что такое полимерия?
  8. Как наследуется пол организма?
  9. В чём проявляется цитоплазматическая наследственность?


Подумай

 

  1. Анализ результатов нарушения сцепленного наследования генов позволяет определить последовательность расположения генов в хромосоме и составить генетические карты. Результаты многочисленных скрещиваний мух дрозофил показали, что частота нарушения сцепления в Х-хромосоме между генами А и В составляет 7 %, между генами А и С — 18 %, между генами С и В — 25 %. Перерисуйте предложенную схему хромосомы на лист ответа, отметьте на ней взаимное расположение генов А, В, С и укажите расстояние между ними. Будет ли происходить с равной вероятностью нарушение сцепления этих генов у самцов и самок? Ответ поясните.
     
  2. У кукурузы гены зелёной окраски проростков (А) и матовых листьев (В) сцеплены друг с другом и находятся в одной хромосоме, а рецессивные гены жёлтой окраски проростков и блестящих листьев также сцеплены. При скрещивании растений, имеющих зелёные проростки и матовые листья, и растений, имеющих жёлтые проростки и блестящие листья, было получено 390 растений с зелёными проростками и матовыми листьями и 388 растений с жёлтыми проростками и блестящими листьями. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родительских форм и потомства. Обоснуйте результаты скрещивания.
     
  3. У фасоли жёлтая окраска бобов доминирует над зелёной окраской, а чёрная окраска семян — над белой. При скрещивании фасоли с жёлтыми бобами и чёрными семенами с растением, которое имеет жёлтые бобы и белые семена, получили 53 растения с жёлтыми бобами и чёрными семенами, 48 — с жёлтыми бобами и белыми семенами, 19 — с зелёными бобами и чёрными семенами и 15 — с зелёными бобами и белыми семенами. Определите генотипы родительских форм и потомков. Как можно объяснить появление четырёх фенотипических классов? Составьте схему решения задачи.


Предыдущий урок
Закономерности наследственности, установленные Г. Менделем. Гипотеза чистоты гамет. Неполное доминирование. Дигибридное скрещивание. Анализирующее скрещивание. Генофонд
Генетика
Следующий урок
Пластический обмен в клетке. Биосинтез белка. Генетический код
Молекулярная биология
  • Shopping. Шоппинг

    Английский язык

  • А.П. Чехов. Рассказы. «Ионыч»

    Литература

  • Жизненный цикл клетки: интерфаза и деление. Митоз или непрямое деление клетки

    Биология

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке