Цитологические особенности дигибридного скрещивания. Явление сцепленного наследования и генетика пола

Цель урока:

· Обуч. Сформировать у учащихся представление о сцепленном наследовании, группах сцепления, генетическом картировании.

· Развив. Научить школьников объяснять причины сцепленного наследования генов, а так же - нарушения сцепления между ними, которое происходит в процессе первого деления мейоза.

· Воспит. Убедить старшеклассников в том, что генетическое картирование дает возможность установить истинное местоположение (локализацию) отдельных генов в хромосоме, а затем - воздействовать на материальную основу наследственности.

Методы активизации мыслительной деятельности.

Орг. момент. План урока.

Методы контроля знаний.

1 часть – письменная.

1 вариант.

От скрещивания двух сортов земляники, один из которых имеет усы и красные ягоды, а у второго ягоды белые и усы отсутствуют, растения первого поколения имеют усы и белые ягоды. Можно ли вывести сорт с розовыми ягодами и безусый?

У флоксов белая окраска цветков определяется геном W, кремовая - w; плоский венчик - S, воронковидный - s. Растение с белыми воронковидными цветками скрещено с растением, имеющим кремовые плоские цветки. Какое потомство можно ожидать в результате скрещивания?

2 вариант.

У томатов красная окраска плода определяется доминантным геном R, желтая - r; нормальный рост растения - D, карликовый - d. Имеются сорта желто-плодный нормальный и красно-плодный карликовый. Как с этим исходным материалом целесообразнее получить гомозиготные формы: красно-полодную нормальную и желто-плодную карликовую? Как получить легче?

Черные морские свинки с курчавой шерстью при скрещивании друг с другом дали двух потомков - курчавого белого и гладкого черного. Какое потомство можно ожидать в дальнейшем от этих свинок?

2 часть - устная.

1. Каковы основы единообразия признаков первого поколения гибридов?

2. Каковы основы расщепления признаков во втором поколении?

3. Какие гены называются аллельными? Объясните понятия гомозигота и гетерозигота.

4. Объясните правила и закономерности при дигибридном скрещивании.

5. Дайте формулировку второго закона Менделя.

6. Задача в учебнике на стр. 213 № 3.

Основная часть.

1. Разобрать рис. 107 на стр. 216

2. Решение задач на стр. 217 учебника.

Тесную связь между дигибридным скрещиванием и процессами, протекающими в половых клетках при созревании и оплодотворении.

В палочковидных хромосомах А и а, а в сферических В и в. Вследствие мейоза в гаметах остается по одной паре хромосом. В каждой хромосоме F1 оказываются разные гены одной пары аллелей (кр. син.)

У гибрида F1 образуются 4 сорта гамет, в результате оплодотворения образуется 16 категорий зигот.

В основе всегда будет лежать моногибридное расщепление в отношении (3:1).

Для дигибридов (3:1).

Для тригибридов (3:1).

Для n-ой степени гибридов (3:1).

Родительские формы с тремя генами разных аллелей ABC и авс.

F1 – АаВвСс;

F2 - самостоятельно.

Сцепленное наследование.

Второй закон Менделя применим лишь тогда. Когда гены разных аллелей находятся в разных хромосомах.

Эта теория была хорошо изучена Морганом. Объектом изучения служила мушка дрозофила (легко разводится, плодовита и поколение обладает разнообразными наследственными признаками).

Гены находящиеся в одной хромосоме являются сцепленными, т. е. наследуются вместе, не обладая расщеплением.

Пример: серая нормальные крылья х темная, зачаточные крылья

F1 серая, нормальные крылья (гетерозигота по двум парам аллелей)

Мух с серым телом нормальными крыльями и темным телом зачаточными крыльями будет больше чем особей с перекомбинированными признаками (с. з. кр. и т. н. кр.)

Гены наследуются вместе (сцепленные между собой). При мейозе гены не расходятся, а наследуются вместе.

Закон Моргана - явление сцепления генов, локализованных в одной хромосоме.

Почему встречается перекомбинация родительских признаков? В процессе мейоза при конъюгации хромосом, они обмениваются участками (перекрест), Частота перекреста зависит от расстояния между хромосомами.

Биологическое значение: создаются новые наследственные комбинации генов, повышается наследственная изменчивость.

Полученные гибриды первого поколения (АаВb) будут давать четыре типа гамет в равном соотношении, так как в процессе мейоза из каждой пары генов в гамету попадает один ген, свободно комбинируясь с генами другой пары.

При оплодотворении каждая из четырех типов гамет одного организма случайно встречается с одной из гамет другого. Следовательно, возможно 16 вариантов их сочетания.

В результате скрещивания в зиготах получаются разные комбинации генов. Легко подсчитать, что по фенотипу потомство делится на 4 группы: 9 частей желтых гладких (А-B-), 3 части желтых морщинистых (A-bb), 3 части зеленых гладких (ааВ-) и 1 часть зеленых морщинистых (aabb). (Запись А-В- обозначает, что если в генотипе есть хотя бы один доминантный ген, то независимо от второго гена в фенотипе проявится доминантный признак.) Если учесть расщепление по одной паре признаков (желтый и зеленый цвет, гладкая и морщинистая поверхность), то получится: 9+3 особи с желтыми (гладкими) и 3+1 особи с зелеными (морщинистыми) семенами. Их соотношение равно 12:4, или 3:1. Следовательно, при дигибридном скрещивании каждая пара признаков в потомстве дает расщепление независимо от другой пары, как и при моногибридном скрещивании. При этом происходит случайное комбинирование генов (и соответствующих им признаков), приводящее к новым сочетаниям, которых не было у родительских форм. В нашем примере исходные формы гороха имели желтые гладкие и зеленые морщинистые семена, а во втором поколении получено не только такое сочетание признаков, как у родителей, но и формы с желтыми морщинистыми и зелеными гладкими семенами.

Отсюда следует третий закон Менделя - закон независимого комбинирования признаков: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум или нескольким парам альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается независимое комбинирование генов разных аллельных пар и соответствующих им признаков.

Для проявления третьего закона Менделя необходимо соблюдение следующих условий: доминирование должно быть полным (при неполном доминировании и других видах взаимодействия генов числовые соотношения потомков с разными комбинациями признаков могут быть другими); не должно быть летальных (приводящих к смерти) генов; гены должны локализоваться в разных негомологичных хромосомах.

Дигибридное расщепление можно изобразить, используя таблицу, предложению впервые Пеннетом, она названа решеткой Пеннета.

На 108 рисунке видно, что мужские гаметы в решетке расположены горизонтально, а женские гаметы — вертикально. В клетках решетки указаны соединения гамет, те генотип зигот образованных в результате оплодотворения. Аллельные гены как обычно обозначим буквами например, А- определяет желтый цвет, а — зеленый цвет, В- гладкую форму семян, в — морщинистую форму. Пользуясь принятыми символами генотипы исходных гомозиготных родительских форм обозначим как ААВВ и аавв, /то в результате мейоза), родительские формы образуют гаметы АВ и ад. В результате оплодотворения в первом поколении появится гибрид с генотипом АаВв (рис. 111). Все гибриды первого поколения фенотипические будут похожи на одну из родительских особей, т. к он гетерозиготей и присутствуют гены А и В (доминантные). При дальнейшем расщеплении ±1, т. е. во втором поколении можно предсказать результаты, при этом нужно воспользоваться решеткой Пеннета. У дигетерозиготной особи должны образоваться четыре типа гамет АВ, Ав, аВ, ав. Так как каждая родительская особь образует по 4 типа гамет, то в результате скрещивания образуется 16 различных комбинаций (4 от +4д) во втором поколений ±2. (Скрещивание, в котором участвуют две пары аллелей, называют дигибридным скрещиванием). Для определения наследуемых признаков из каждой пары генов произвели точный подотчет результатов. В начале посчитали расщепление по окраске плодов: 416 желтых и 140 зеленых плодов, затем по форме плодов: 423 гладких и 133 морщинистых. По фенотипу соотношение числа желтых семян (А) к зеленым (а) равняется 12:4 или 3:1. Это можно вычислить из решетки Пеннета, так из образованных 16 комбинации. 12 — с желтыми плодами, а 4 — с зеленым, по другому признаку: 12 — гладкие, а 4 — морщинистые, то приходим к выводу, что расщепление в паре генов идет независимо от других пар генов. Это явление было установлено Г. Менделем и названо законом независимого расщепления: при скрещивании гомозиготных гибридов, отличающихся по паре (нескольким парам) признаков в потомстве наблюдается расщепление, результате которого происходит независимое наследование признаков, образованное поколения не схожее с родительскими формами. Другими словами дигибридное скрещивание представляет собой по существу два независимо идущих моногибридных скрещиваний.

Таким образом в результате скрещивания во втором поколении ±2 наблюдается следующие расщепление:

1. По фенотипу в ±2 образуется 4 группы в следующем числовом соотношении: 9 желтых гладки, 3 желтых морщинистых, 3 зеленых гладких, 1 зеленый морщинистый.

2. По генотипу число различий равно 9 АА ВВ; и Аа Вв; 2АА Вв; 2АаВВ; ааВВ; 2ааВв; ААвв; 2Аавв; аавв (рис. 111).

3. Расщепление генотипа каждой пары аллелей, характерно как и при моногибридном скрещивании, расщепляется на 4АА; 8Аа; 4аа и 4ВВ; 8Вв; 4вв т. е. в соотношении 1:2:1. по фенотипу каждый признак расщепляется как 4 при моногибридном скрещивании (3:1) 12 желтых : 4 зеленых и 12 гладких : 4 морщинистых горошка. Во втором поколении ±2 гибриды по внешнему виду и окраске отличаются от исходных родительских форм, т. е. появляются другие комбинации; например, желтый морщинистый и зеленый гладкий горох.

В природных условиях скрещивание обычно происходит между особями, различающимися по многим признакам. Ответить на этот вопрос можно, рассмотрев закономерности расщепления признаков при дигибридном скрещивании. Опыты по дигибридному скрещиванию Мендель проводил также на разных сортах гороха. Им были отобраны семена гороха с желтыми и гладкими семенами (ААВВ) и семена зеленые и морщинистые (аавв). Семена содержат разные пары аллельных генов: одна содержит гены окраски семян, другая - формы. Согласно второму закону Менделя, расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других пар признаков. В результате среди потомков второго поколения (F2) в определенном соотношении появляются особи с новыми (по отношению к родительским) комбинациями генов. При скрещивании организмов, различающихся по двум или нескольким доминантным признакам, число возникающих во втором поколении гибридов больше, чем разных фенотипов. При дигибридном скрещивании возникает четыре разных фенотипа (а при моногибридном - два). Большинство из них слагается из нескольких генотипов. Так, среди растений гороха, имеющих желтые гладкие семена, можно выделить четыре разных генотипа: гомозиготы (ААВВ), гетерозиготы по признаку окраски семян (АаВВ), гетерозиготы по признаку форму семян (ААВb) и, наконец, гетерозиготы по обеим парам аллелей (АаВb). Растения с желтыми морщинистыми семенами представлены двумя генотипами: гомозиготами ААbb и гетерозиготами Aabb. Два генотипа включают фенотип с зелеными гладкими семенами: ааВВ и ааВb. Рецессивные формы с морщинистыми зелеными семенами всегда гомозиготны и представлены одним генотипом aabb. Таким образом, при дигибридном скрещивании образовалось девять генотипов (из 16 возможных комбинаций). В алгебраическом варианте это можно представить как квадрат двучлена (3+1)2 = 32+2-3+12 или, что тоже самое, 9+3+3+1. Отношение числа желтых семян (А) к зеленым (а) равняется 12:4 (3:1), как и отношение гладких семян (В) к морщинистым (в).

Генетика пола.

У всех раздельнополых организмов соотношение полов составляет 1:1.

Что определяет пол будущего организма?

Хромосомный набор самцов и самок резко различается по трем парам хромосом они не различаются и лишь одна пара дает различие.

У самки - две одинаковые палочковидные хромосомы.

У самца - одна хромосома и одна двуплечая.

Аутосомы - те хромосомы, которые не отличаются у самцов и самок.

Половые – хромосомы, по которым самцы и самки отличаются.

X хромосома (у самки в одном числе, а у самца одна).

Y хромосома (у самки отсутствует и есть у самца).

При созревании каждая яйцеклетка в результате мейоза получает 4 хромосомы (3 аутосомы и одну хромосому).

У самцов в равном количестве образуется сперматозоиды двух сортов: 3 аутосомы и X хромосому, 3 аутосомы и Y хромосому.

При оплодотворении яйцеклетка может быть оплодотворена спермием X и Y хромосомой. При оплодотворении с X хромосомой развивается самка, а при оплодотворении с Y хромосомой самец. Пол организма определяется в момент оплодотворения и зависит от хромосомного набора зиготы 46 хромосом (22 пары аутосом и 2 половые хромосомы).

У женщин – XX.

У мужчин – XY.

У насекомых Y хромосома не образуется. Половина сперматозоидов имеет X хромосомы, а другие лишены хромосом.

При оплодотворении яйца спермием с X хромосомой получается зародыш.

С XX хромосомами (самка).

Без X хромосомы, разовьется организм с одной хромосомой (самец).

В этих случаях муж. (гетерогаметность - разногаметность).

Жен. пол (гомогаметен - равногаметен).

Физминутка.

Методы контроля знаний.

1. Что собой представляют основы дигибридного скрещивания?

2. Сцепленное наследование.

3. Генетика пола.

4. В чем заключается генетический механизм определения пола?

5. Определите по рис механизм определения пола у дрозофилы (рис. 111).

Итоговый контроль.

Анализ урока. Д\3 П. 56, 57.