Законы менделя закономерности наследования при моногибридном скрещивании
54 просмотровВ этой статье:
- 1 Закономерности наследования. Моногибридное скрещивание
- 2 Закономерности наследования при моногибридном скрещивании
- 3 Моногибридное скрещивание: полное доминирование Урок 2.
- 4 Моногибридное скрещивание — основные понятия, закономерности, задачи
- 5 Моно- и дигибридное скрещивание. Законы Менделя
- 6 Законы Менделя
- 7 Генетика и закономерности наследственности и изменчивости #52
После того как гибриды первого поколения самоопылились и образовали плоды, Мендель собрал их семена и посадил. Затем он произвёл перекрёстное опыление выросших растений и обнаружил, что большинство распустившихся цветков имели пурпурный цвет, но у меньшей части проявился рецессивный признак – белый цвет венчиков. Скрытый в первом поколении, он снова показал себя во второй волне потомков.
Полагая, что пропорции числа потомков F2 помогут понять механизмы наследственности, Мендель подсчитал количество особей с каждым проявленным признаком. Из 929 наблюдаемых растений 705 (75,9%) имели пурпурные цветы, а 224 (24,1%) – белые. Таким образом, примерно ¼ часть исследуемых особей демонстрировала рецессивную форму признака.
Те же результаты Мендель наблюдал при исследовании всех остальных 6 признаков гороха: из растений F2 ¾ части достались доминантные признаки, ¼ части – рецессивные. Другими словами, доминантно-рецессивное соотношение всегда было близко к соотношению 3:1.
Закономерности наследования. Моногибридное скрещивание
Мендель продолжал наблюдать, как растения F2 передают черты последующим поколениям при самоопылении. Он обнаружил, что горох с белыми цветами производит только растения с белыми венчиками. Напротив, 1/3 часть растений с доминантным признаком – пурпурными цветами в поколении F3 снова демонстрировала расщепление в соотношении 3:1, где ¼ часть снова украсилась белыми цветами.
Этот результат показал, что расщепление признаков, полученное в поколении F2, было «неистинным». Настоящие показатели соответствуют соотношению 1:2:1, ¼ — «истинно доминантных», ½ часть «не истинно доминантных» особей и ¼ «истинных рецессивных» особей.
Современные генетики объяснили бы это явление соотношением аллелей гена. При самоопылении гетерозиготных растений (Аа) образуются гаметы с аллелями «А» и «а», они то и дают расщепление по фенотипу признаков в соотношении 3:1, как при скрещивании гибридов F1. Тогда как гомозиготные растения с генотипами АА и аа дают только один тип гамет и проявляют один признак.
Из своих экспериментов Мендель смог понять о природе наследственности четыре закономерности.
- Растения, которые он скрещивал, не давали в потомстве промежуточных признаков, иначе наследование было бы предсказуемым. Напротив, каждый родительский признак передавался отдельно (дискретно).
- Из каждой пары альтернативных признаков один не был выражен у гибридов поколения F1, хотя он вновь появлялся у особей поколения F2. Черта, которая исчезала в первом поколении, была просто временно скрытой (подавленной).
- Изученные пары альтернативных признаков были разделены среди потомства растений, взятых для скрещивания. Одни особи проявляли одну черту, вторые – другую.
- Эти альтернативные черты были выражены в поколении F2 в соотношении ¾ доминантные, ¼ рецессивные. Эта характеристика (3:1) называется менделевским соотношением моногибридного скрещивания.
Результаты, полученные Менделем, объясняются с помощью простой модели, которая выдержала испытание временем. Используя более современный язык, их можно резюмировать следующим образом.
- Родители не передают физические черты непосредственно их потомству. Скорее они передают дискретную информацию для этих черт, которую Мендель назвал «факторами». Мы сегодня называем эти факторы генами.
- Каждый индивид получает по одной копии гена от каждого родителя. Теперь мы знаем, что гены хранятся в хромосомах и любой многоклеточный организм диплоиден с набором хромосом от каждого родителя.
- Не все копии гена идентичны. Альтернативные копии называются аллелями. Если при слиянии двух гаплоидных гамет зигота получает одинаковые аллели одного гена, организм считается гомозиготным (АА, или аа). Если гаметы содержат разные аллели, то потомство будет гетерозиготным (Аа).
- Эти два аллеля остаются самостоятельными, они не смешиваются, не изменяют друг друга. И когда индивид взрослеет и производит свои собственные гаметы, аллели разделяются в них случайным образом.
- Наличие определённого аллеля не гарантирует, что признак, который он кодирует, будет выражен. В гетерозиготном состоянии у особи выражен только один аллель (доминантный), другой аллель присутствует, но не выражается (рецессивный).
Генетики называют общий набор аллелей, который содержит индивид, генотипом. А внешний вид или другие наблюдаемые характеристики, к которым привело выражение этих аллельных признаков – фенотипом. Другими словами, генотип – это проект, чертёж, а фенотип – это видимый результат, воплощение проекта на практике.
Всё это позволяет нам представить соотношение Менделя в более современных терминах. Соотношение 3:1 – это разделение по фенотипу при моногибридном скрещивании (3 пурпурных, 1 белый). Соотношение 1:2:1 – это разделение потомства по генотипу, по наборам пар аллельных генов.
Исследования показали, что некоторые признаки человека передаются по наследству в соответствии с законами Менделя – как доминантные или рецессивные (таб. 1). Учёные не могут искусственно скрещивать людей ради того, чтобы проследить эту закономерность, как это делал Мендель на горохе. Поэтому они изучают родословные людей.
Таблица 1. | Некоторые доминантные и рецессивные признаки человека | |||
Рецессивный признак | Фенотип | Доминантный признак | Фенотип | |
Альбинизм | Отсутствие меланиновой пигментации | Волосы на пальцах | Наличие волос на среднем сегменте пальцев | |
Алкаптонурия | Неспособность метаболизировать гомогентизиновую кислоту | Брахидактилия | Короткие пальцы | |
Красно-зелёный дальтонизм | Неспособность различать красный и зелёный световые волны | Болезнь Гентингтона | Дегенерация нервной системы начиная со среднего возраста | |
Кистозный фиброз | Аномальная секреция желёз, ведущая к дегенерации печени и лёгочной недостаточности | Вкусовая чувствительность к фенилтиокарбомиду (ФТК) | Ощущение горького вкуса при попадании на рецепторы ФТК | |
Мышечная дистрофия Дюшенна (миопатия Дюшенна) | Истощение мышц в детском возрасте | Камптодактилия | Невозможность выпрямлять мизинец | |
Гемофилия | Неспособность крови свёртываться должным образом, сгустки образуются очень медленно | Гиперхолестеринемия | Повышенный уровень холестерина в крови и риск сердечных приступов | |
Серповиднокле точная анемия | Дефект гемоглобина, вынуждающий красные кровяные клетки (эритроциты) изгибаться в форме серпа | Полидактилия | Больше, чем в норме количество пальцев на руках или ногах |
Родословная – это графическое представление скрещивания и потомства в течение нескольких поколений для того, чтобы проследить тип наследования какого-либо признака. При анализе родословных важно помнить, что вызывающие болезнь аллели довольно редки в популяциях людей.
Альбинизм – это состояние, при котором не синтезируется пигмент меланин, он наследуется по рецессивному принципу. Долгое время считалось, что это связано с одним геном, но теперь известно несколько генов, приводящих к альбинизму. Их общей чертой является отсутствие пигмента волос, кожи и радужной оболочки глаз. Потеря пигмента делает кожу человека чувствительной к солнечным лучам.
В основе любой схемы моногибридного скрещивания лежит генетика — наука, изучающая все ключевые закономерности наследственности и изменчивости организмов вследствие селекции. И главный вопрос, который изучается при исследовании моногибридного скрещивания, — моногенное наследование. Под ним подразумевается наследование, проявление которого обусловлено одним конкретным геном с его различными формами-аллелями.
Их краткая характеристика такова:
Первым ученым, которому удалось выявить и доказать существование определенных закономерностей наследования признаков при моногибридном скрещивании, стал австрийский монах-августинец Грегор Иоганн Мендель, изучавший биологию и ботанику. Произошло это важное для науки открытие в XIX веке в результате проведения опыта, в процессе которого ученый провел скрещивание гороха, имеющего пару отличительных признаков.
Закономерности наследования при моногибридном скрещивании
Выведя первую закономерность, ученый решил не останавливаться на достигнутом, решив вырастить полученное в результате селекции гибридное семя и задействовать его в проведении дальнейших опытов. Каково же было его удивление, когда при последующем скрещивании выращенных гибридов с чистопородными видами, стало возникать расщепление между поколениями второго порядка, причем по строго определенной схеме.
Изучив первый и второй закон моногибридного скрещивания Менделя, стоит закрепить полученные знания на практике. И существует множество простых задач по моногибридному скрещиванию с решением, ознакомление с которыми поможет не только не совершать распространенных ошибок, но и научиться неплохо разбираться в рассматриваемом вопросе в целом.
Одна из популярных тем — цвет глаз, который может унаследовать ребенок от своих родителей. К примеру, в семье Никитиных дочь родилась с карими глазами, а сын с голубыми, тогда как их мать голубоглазая, а ее родители кареглазые. Вопрос заключается в том, по какому принципу идет унаследование этого признака и каким генотипом обладают члены семьи.
Знание основных понятий моногибридного скрещивания зачастую применяется на практике и в народном хозяйстве, позволяя фермерам выводить определенную породу птицы, скота и другой живности. Хорошим тому примером может стать задача о петухе и двух курицах с гребнем розовидного типа, при скрещивании которых удалось вывести 14 цыплят с аналогичным признаком от одной несушки и 9 от другой, притом что 7 из них унаследовали родительский ген, а оставшиеся 2 — нет, получив листовидную пластинку на головке.
Вопрос к заданию, как и в предыдущем случае, заключается в определении генотипов всех трех участников скрещивания с учетом того фактора, что сам признак относится к аутосомным моногенным генам. Уже из одного только условия становится очевидно, что первая курица была гомозиготной, дав чистопородный выводок. Однако этого нельзя сказать о второй несушке, которая дала небольшой процент цыплят с отличающимся признаком, являясь гетерозиготной.
А так как количество цыплят с другим геном оказалось гораздо меньшим по сравнению с основным, становится очевидно, что он является рецессивным, уступая доминанте, коей и является аллель розовидного гребня.
- Геометрия
- Информатика
- Математика
- Алгебра
- Алгебра и начала математического анализа
Моногибридное скрещивание: полное доминирование Урок 2.
- Изобразительное искусство
- Музыка
- Испанский язык
- Английский язык
- Немецкий язык
- Французский язык
- Основы безопасности жизнедеятельности
- Физическая культура
- Русский язык
- Литература
- Литературное чтение
- История
- География
- Обществознание
- Экология
- Россия в мире
- Право
- Окружающий мир
- Экономика
Моногибридное скрещивание — основные понятия, закономерности, задачи
- Технология (мальчики)
- Технология
- Технология (девочки)
Грегор Мендель установил закономерности наследования, а не наследственности. Признаки, передающиеся от поколения к поколению, он назвал наследственными зачатками, так как о гене тогда еще не существовало понятия.
Закономерности наследственности | Формулировка закона | Схема скрещивания |
Первый закон Менделя. Правило единообразия первого поколения или закон доминирования. Грегор Мендель, 1865г. Генетика – наука о наследственности и изменчивости. Наследственность – это свойство дочерних организмов быть похожими на своих родителей морфологическими, физиологическими, биохимическими и другими признаками и особенностями индивидуального развития. Изменчивость – это свойство, противоположное наследственности, оно заключается в способности дочерних организмов отличаться от родителей морфологическими, физиологическими, биохимическими и другими особенностями и отклонениями в индивидуальном развитии. Наследственность и изменчивость реализуются в процессе наследования. Элементарной единицей наследственности и изменчивости является ген. Ген – это участок молекулы ДНК, определяющий последовательность аминокислот определенного полипептида или нуклеотидов РНК. Основными задачами генетики как науки являются:
Для решения этих задач используются разные методы исследования Метод гибридологического анализа был разработан Г. Менделем. Сущность его заключается в следующем:
Этот метод позволяет выявлять закономерности наследования отдельных признаков при половом размножении организмов. Цитогенетический метод основан на изучении кариотипов (наборов хромосом) клеток организма и позволяет выявлять геномные и хромосомные мутации. Генеалогический метод позволяет изучать родословные животных и человека и устанавливать закономерности и тип наследования того или иного признака, зиготность организмов и вероятность проявления признаков в будущих поколениях. Этот метод широко используется в селекции и работе медико-генетических консультаций. Близнецовый метод основан на изучении проявления признаков у монозиготных и дизиготных близнецов. Он позволяет выявить роль наследственности и среды в формировании конкретных признаков. Биохимические методы исследования основаны на изучении химического состава клеток и активности ферментов, которые определяются наследственностью. Этими методами выявляют генные мутации. Популяционно-статистический метод позволяет рассчитывать частоту генов и генотипов в популяциях. Совокупность всех генов организма называется генотипом. Совокупность всех свойств и признаков организма называется фенотипом. Фенотип развивается на базе определенного генотипа под действием факторов окружающей среды. Отдельный признак называется феном. Гены, определяющие развитие альтернативных (взаимоисключающих) признаков, называются аллельными. Они располагаются в одинаковых локусах (местах) гомологичных (парных) хромосом. Альтернативный признак и соответствующий ему ген, проявляющийся у гибридов первого поколения, называют доминантным, а не проявляющийся (подавленный) – рецессивным. Доминантный ген подавляет действие рецессивного, проявляется фенотипически в гомо- и в гетерозиготном состоянии, а рецессивный – только в гомозиготном. Аллельные гены принято обозначать одинаковыми буквами латинского алфавита: доминантный – заглавной буквой (А), а рецессивный – прописной (а). Если в гомологичных хромосомах находятся одинаковые аллельные гены (два доминантных – АА или два рецессивных – аа), такой организм называется гомозиготным, так как он образует один тип гамет и не дает расщепления при скрещивании с таким же по генотипу. Если в гомологичных хромосомах локализованы разные гены одной аллельной пары (Аа), то такой организм называется гетерозиготным. Он образует два типа гамет и при скрещивании с таким же по генотипу дает расщепление. Г. Мендель проводил скрещивание растений гороха, при котором родительские формы анализировались по одной паре альтернативных признаков. Такое скрещивание называется моногибридным. Если у родительских форм учитывают две пары альтернативных признаков, скрещивание называется дигибридным. Прежде чем проводить опыты, Г. Мендель получил чистые линии растений гороха с альтернативными признаками: гомозиготные доминантные (АА, с желтыми семенами) и гомозиготные рецессивные (аа, с зелеными семенами) особи, которые в дальнейшем скрещивались друг с другом. Запись скрещивания проводится следующим образом: в первой строке пишут букву Р (родители), далее генотип женского организма, знак скрещивания Х и генотип мужского организма; во второй строке записывают букву G (гаметы) и гаметы женской и мужской особей, каждая буква берется в кружочек; в третьей строке ставят букву F (потомки) и записывают генотипы потомков. Моно- и дигибридное скрещивание. Законы Менделя |
СЛАЙД 4 | Рис. растений, животных |
На протяжении всей истории своего существования человечество всегда интересовал вопрос о причинах сходства детей и родителей.
Почему подобное рождает подобное?
«Как он похож на своего отца!» – восклицают родственники, придя на день рождения и глядя на выросшего юношу. В голубых глазах родителей светится гордость за подрастающее поколение, а виновник торжества, невинно моргая такими же голубыми глазами, незаметно съедает приготовленные для гостей конфеты.
Мы наследуем от своих родителей не только цвет глаз и волос, форму носа и группу крови. Мы наследуем черты темперамента и особенности движений, склонность к изучению языков и способность к математике. Мы рождаемся на свет, имея свой уникальный наследственный материал, ту программу, на основе которой под влиянием факторов внешней среды, мы станем такими, какие мы есть – неповторимые и в то же время похожие на предыдущие поколения.
Наследственность и изменчивость – два свойства живых организмов, неразрывно связанные друг с другом как две стороны одной медали.
– Какая наука занимается изучением этих свойств?
ГЕНЕТИКА. Запишите в конспект определение генетики.
П. 3.10-3.11. Решите дома задачи, которые я вам раздала.
Мне очень понравилось, как вы работали сегодня на уроке. Спасибо за вашу активность! Оценки за урок –
Желаю удачи!
РЕЗЕРВ: Задача. При скрещивании гетерозиготных красноплодных томатов с желтоплодными получено 352 растения, имеющих красные плоды. Остальные растения имели желтые плоды. Определите, сколько растений имело желтую окраску?
20.03.2011
- Работа с одаренными детьми
- Детская одаренность
- Проблемы одаренных детей
- Сопровождение одаренных детей
- Развитие творческих способностей
- Малая академия наук
- Региональные отделения МАН
- Структура Малой академии наук
- Научные общества учащихся
- Руководителю научного общества
- Мероприятия научного общества
Некоторые противоположные признаки находятся не в отношении полного доминирования (когда один всегда подавляет другой у гетерозиготных особей), а в отношении неполного доминирования. Например, при скрещивании чистых линий львиного зева с пурпурными и белыми цветками особи первого поколения имеют розовые цветки. При скрещивании чистых линий андалузских кур чёрной и белой окраски в первом поколении рождаются куры серой окраски. При неполном доминировании гетерозиготы имеют признаки, промежуточные между признаками рецессивной и доминантной гомозигот.
При кодоминировании, в отличие от неполного доминирования, у гетерозигот признаки проявляются одновременно (смешанно). Типичный пример кодоминирования — наследование групп крови системы АВ0 у человека, где А и В — доминантные гены, а 0 — рецессивный. По этой системе генотип 00 определяет первую группу крови, АА и А0 — вторую, ВВ и В0 — третью, а АВ будет определять четвёртую группу крови. Т.о. всё потомство людей с генотипами АА (вторая группа) и ВВ (третья группа) будет иметь генотип АВ (четвёртая группа). Их фенотип не является промежуточным между фенотипами родителей, так как на поверхности эритроцитов присутствуют оба агглютиногена (А и В).
Явления кодоминирования и неполного доминирования признаков слегка видоизменяет первый закон Менделя: «Гибриды первого поколения от скрещивания чистых линий особей с противоположными признаками всегда одинаковы по этому признаку: проявляют доминирующий признак, если признаки находятся в отношении доминирования, или смешанный (промежуточный) признак, если они находятся в отношении кодоминирования (неполного доминирования)».
Закон чистоты гамет — в каждую гамету попадает только один аллель из пары аллелей данного гена родительской особи.
В норме гамета всегда чиста от второго гена аллельной пары. Этот факт, который во времена Менделя не мог быть твердо установлен, называют также гипотезой чистоты гамет. В дальнейшем эта гипотеза была подтверждена цитологическими наблюдениями. Из всех закономерностей наследования, установленных Менделем, данный закон носит наиболее общий характер (выполняется при наиболее широком круге условий).
Гипотеза чистоты гамет. Мендель предположил, что при образовании гибридов наследственные факторы не смешиваются, а сохраняются в неизменном виде. У гибрида присутствуют оба фактора — доминантный и рецессивный, но проявление признака определяет доминантный наследственный фактор, рецессивный же подавляется. Связь между поколениями при половом размножении осуществляется через половые клетки — гаметы. Следовательно, необходимо допустить, что каждая гамета несет только один фактор из пары. Тогда при оплодотворении слияние двух гамет, каждая из которых несет рецессивный наследственный фактор, будет приводить к образованию организма с рецессивным признаком, проявляющимся фенотипически. Слияние же гамет, каждая из которых несет доминантный фактор, или же двух гамет, одна из которых содержит доминантный, а другая рецессивный фактор, будет приводить к развитию организма с доминантным признаком. Таким образом, появление во втором поколении рецессивного признака одного из родителей может быть только при двух условиях: 1) если у гибридов наследственные факторы сохраняются в неизменном виде; 2) если половые клетки содержат только один наследственный фактор из аллельной пары. Расщепление потомства при скрещивании гетерозиготных особей Мендель объяснил тем, что гаметы генетически чисты, то есть несут только один ген из аллельной пары. Гипотезу (теперь её называют законом) чистоты гамет можно сформулировать следующим образом: при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один аллель из пары аллелей данного гена.
Известно, что в каждой клетке организма в большинстве случаев имеется совершенно одинаковый диплоидный набор хромосом. Две гомологичные хромосомы обычно содержат каждая по одному аллелю данного гена. Генетически «чистые» гаметы образуются следующим образом:
Закон независимого наследования (третий закон Менделя) — при скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании).
Когда скрещивались гомозиготные растения, отличающиеся по нескольким признакам, таким как белые и пурпурные цветы и желтые или зелёные горошины, наследование каждого из признаков следовало первым двум законам, и в потомстве они комбинировались таким образом, как будто их наследование происходило независимо друг от друга. Первое поколение после скрещивания обладало доминантным фенотипом по всем признакам. Во втором поколении наблюдалось расщепление фенотипов по формуле 9:3:3:1, то есть 9/16 были с пурпурными цветами и зелёными горошинами, 3/16 с белыми цветами и зелёными горошинами, 3/16 с пурпурными цветами и желтыми горошинами, 1/16 с белыми цветами и желтыми горошинами.
Менделю попались признаки, гены которых находились в разных парах гомологичных хромосом (нуклеопротеидных структур в ядре эукариотической клетки, в которых сосредоточена бо́льшая часть наследственной информации и которые предназначены для её хранения, реализации и передачи) гороха. При мейозе гомологичные хромосомы разных пар комбинируются в гаметах случайным образом. Если в гамету попала отцовская хромосома первой пары, то с равной вероятностью в эту гамету может попасть как отцовская, так и материнская хромосома второй пары. Поэтому признаки, гены которых находятся в разных парах гомологичных хромосом, комбинируются независимо друг от друга. (Впоследствии выяснилось, что из исследованных Менделем семи пар признаков у гороха, у которого диплоидное число хромосом 2n=14, гены, отвечающие за одну из пар признаков, находились в одной и той же хромосоме. Однако Мендель не обнаружил нарушения закона независимого наследования, так как сцепления между этими генами не наблюдалось из-за большого расстояния между ними).
В соответствии с законами Менделя наследуются только моногенные признаки. Если за фенотипический признак отвечает более одного гена (а таких признаков абсолютное большинство), он имеет более сложный характер наследования.
Расщепление 3 : 1 по фенотипу и 1 : 2 : 1 по генотипу выполняется приближенно и лишь при следующих условиях:
- Изучается большое число скрещиваний (большое число потомков).
- Гаметы, содержащие аллели А и а, образуются в равном числе (обладают равной жизнеспособностью).
- Нет избирательного оплодотворения: гаметы, содержащие любой аллель, сливаются друг с другом с равной вероятностью.
- Зиготы (зародыши) с разными генотипами одинаково жизнеспособны.
- Родительские организмы принадлежат к чистым линиям, то есть действительно гомозиготны по изучаемому гену (АА и аа).
- Признак действительно моногенный
- Признак не сцеплен с половыми хромосомами