Закон сцепления хромосом

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ

Раздел IV. ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ

Генетика

Сцепленное наследование. Нарушение сцепления. Перекрест хромосом

В каждой хромосоме находится несколько тысяч генов. В связи с этим возникает вопрос о том, как будут наследоваться признаки, гены которых находятся в одной хромосоме. В 1906 г. В. Бэтсон и Р. Пеннет проводили опыты по скрещиванию двух различных рас душистого горошка, которые различались по двум парам признаков (по форме пыльцы и по окраске цветка). Ученые ожидали получить в F 2 расщепление признаков в отношении 9:3:3:1, однако этого не случилось: признаки не дали независимого наследования, они оставались в исходной комбинации, которая была у родительских форм. Это явление сначала было названо «притяжением», а позднее в работах американского генетика Томаса Гента Моргана и его сотрудников получило название «сцепления генов». Благодаря работам Т. Моргана и было достигнуто понимание этого явления. Морган установил, что материальной основой сцепления является хромосома. Все гены, находящиеся в одной хромосоме, связаны между собой («сцеплены») и образуют «группы сцепления». Сцепленные гены располагаются в линейном порядке и наследуются вместе. Число групп сцепления равно числу пар хромосом, то есть гаплоидному набору хромосом (у гомогаметных особей).

Закон сцепления (закон Моргана) может быть сформулирован так: гены, находящиеся в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются вместе по схеме моногибридного скрещивания. Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом.

Разобрать это явление можно на следующем примере: если два гена полностью сцеплены, то дигибрид будет давать только два сорта гамет — АВ и ab в отношении 1:1. Если же гены наследуются независимо (не сцепленно), то дигетерозигота дает 4 сорта гамет: АВ, А b , аВ, ab в равном соотношении. Проверить этот факт можно путем анализирующего скрещивания (то есть скрещивания с гомозиготной рецессивной формой): расщепление в анализирующем скрещивании покажет исследователю, сцеплены гены или же наследуются независимо. В случае если дигибрид образует только два сорта гамет (то есть гены сцеплены), в результате анализирующего скрещивания будет получено лишь две группы особей в отношении 1:1. Половина потомства будет иметь доминантные признаки, а вторая половина — рецессивные, то есть перекомбинации признаков наблюдаться не будет. При независимом наследовании анализирующее скрещивание даст 4 группы особей в равном соотношении с перекомбинацией исходных признаков.

Дальнейшие опыты Т. Моргана выявили, что сцепление не всегда бывает абсолютным. В экспериментах с плодовой мушкой дрозофилой Морган показал, что полное сцепление наблюдается только в 83% случаев (41,5% потомства имели серое тело и длинные крылья и 41,5% — черное тело и короткие крылья, то есть признаки родительских форм). В 17% случаев наблюдалась перекомбинация признаков: 8,5% потомства имело серое тело и короткие крылья и 8,5% — черное тело и длинные крылья. Причиной нарушения сцепления генов стал кроссинговер — перекрест хромосом, который происходит в профазе I мейоза. Было доказано, что чем дальше друг от друга расположены гены в хромосоме, тем выше вероятность перекреста и тем больше образуется гамет с перекомбинацией генов. Таким образом, частота кроссинговера между генами пропорциональна расстоянию между ними. В результате кроссинговера увеличивается комбинативная изменчивость, которая дает материал для естественного отбора. В этом и состоит биологическое значение кроссинговера.

С учетом процента кроссинговера составляются генетические карты хромосом. На таких картах нанесено относительное расстояние между генами, которое измеряется в морганидах. Одна морганида равна 1% кроссинговера.

26 июняНовые варианты прошедших ЕГЭ по математике: здесь.

5 июня Наши мобильные приложения могут работать оффлайн.
Андроид iOS

− Учитель Думбадзе В. А.
из школы 162 Кировского района Петербурга.

Наша группа ВКонтакте
Мобильные приложения:

Каковы причины сцепленного наследования генов?

1) Расположение генов в одной хромосоме.

2) Гены расположены на близком расстоянии.

Если гены находятся в одной хромосоме, то они не могут разойтись независимо друг от друга, поэтому наследуются вместе (сцеплено) – это закон сцепления (закон Моргана). Все гены, находящиеся в одной хромосоме, образуют группу сцепления.

Полное сцепление генов встречается редко. Если гены располагаются близко друг к другу, то вероятность перекреста хромосом мала и они могут долго оставаться в одной хромосоме, а потому будут передаваться по наследству вместе.

Если же расстояние между двумя генами на хромосоме велико, то существует большая доля вероятности, что они могут разойтись по разным гомологичным хромосомам.Такое явление называют неполным сцеплением генов.

Сцепление может нарушаться в результате кроссинговера, происходящего во время мейоза при образовании половых клеток.

Доля рекомбинантных гамет зависит от расстояния между генами в хромосоме, измеряется в условных единицах морганидах. 1М = 1% кроссинговера

Фраза «расстояние между генами А и В равняется 10 морганид» означает, что рекомбинантных гамет получится в сумме 10% (5%+5%), а нормальных – 90% (45% и 45%).

«Полное и неполное сцепление генов. Генетические карты хромосом».

Успейте воспользоваться скидками до 60% на курсы «Инфоурок»

Поурочное планирование 10 класс

Тема: «Полное и неполное сцепление генов. Генетические карты хромосом».

Цель урока: ознакомить учащихся с процессом полного и неполного сцепления генов; и сформировать представление о генетических картах хромосом.

Учебно – воспитательные задачи:

Раскрыть сущность явления сцепленного наследования генов.

Сформировать знания об основных положениях закона Т. Моргана.

Познакомить с принципом составления генетических карт

Развивать логическое мышления учащихся.

Оборудование, наглядные пособия : таблицы по общей биологии, иллюстрирующие сцепленное наследование генов и признаков, презентация к уроку, задачи на закрепление нового материала.

Тип урока: Урок изучения нового материала.

Методы: объяснительно — иллюстративный.

I Организационный момент

Проверка личного состава учащихся и визуальной готовности класса к уроку.

II Проверка знаний учащихся

1. Назовите три закона Г. Менделя?

2. Каких правил придерживался Г. Мендель при проведении своих опытов?

3. Сформулируйте закон чистоты гамет. Кому принадлежит открытие этого закона?

4. Всегда ли признаки можно чётко разделить на доминантные и рецессивные?

5. Какое название получило это явление?

6. Всегда ли по фенотипу можно определить, какие гены содержит данная особь? Приведите пример.

7. Можно ли установить генотип особей, которые не различаются по фенотипу? Какой метод используют для этого?

8. Какими особенностями характеризуется дигибридное скрещивание?

Молодцы! С этим этапом работы Вы справились

III Изучение нового материала:

Сцепленное наследование генов

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. Постепенно факты исключений из третьего закона Менделя накапливались. Стало ясно, что не для всех генов характерно независимое распределение в потомстве и свободное комбинирование.

Любой организм обладает многообразием морфологических, физиологических, биохимических и прочих признаков и свойств, причем каждый признак или свойство контролируется одним или несколькими генами, локализованными в хромосомах.

Однако если число генов организма огромно и может исчисляться десятками тысяч, то число хромосом сравнительно невелико и, как правило, измеряется несколькими десятками. Поэтому в каждой паре хромосом локализованы сотни и тысячи аллельных генов, образующих группы сцепления.

Установлено полное соответствие между числом групп сцепления и числом пар хромосом. Например, у кукурузы набор хромосом 2n = 20 и 10 групп сцепления, а у дрозофилы 2n = 8 и 4 группы сцепления, то есть число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом.

Закон Томаса Моргана

Гены, локализованные в одной хромосоме, передаются совместно, и способ их наследования отличается от наследования генов, локализованных в разных парах гомологичных хромосом.

Так, например, при независимом распределении хромосом дигибрид АаВb образует четыре типа гамет ( АВ , аВ , Аb , аb ), а при условии полного сцепления такой же дигибрид даст только два типа гамет ( АВ и аb ), так как эти гены расположены в одной хромосоме.

Разработка проблемы сцепленного наследования генов принадлежит школе Т.Моргана (1866–1945). 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 хорошо различимы – у самца брюшко меньше и темнее. Кроме того, они имеют различия по многочисленным признакам и могут размножаться в пробирках на дешевой питательной среде.

Изучая закономерности наследования генов, локализанных в одной и той же хромосоме , Морган пришел к выводу, что они наследуются сцепленно . Это и есть закон Т.Моргана.

Кроссинговер — процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе I мейоза. Помимо мейотического, описан также митотический кроссинговер. Хромосома разделяется на эти участки в определённых точках, одних и тех же для одного вида, что может быть определением вида на генетическом уровне, месторасположение этих точек задаётся единственным геном.

Поскольку кроссинговер вносит возмущения в картину сцепленного наследования, его удалось использовать для картирования «групп сцепления» (хромосом). Возможность картирования была основана на предположении о том, что, чем чаще наблюдается кроссинговер между двумя генами , тем дальше друг от друга расположены эти гены в группе сцепления и тем чаще будут наблюдаться отклонения от сцепленного наследования.

Полное и неполное сцепление

Для определения типа наследования двух пар генов (сцепленное или независимое) необходимо провести анализирующее скрещивание и по его результатам сделать вывод о характере наследования генов. Рассмотрим три возможных варианта результатов анализирующего скрещивания.

1) Независимое наследование .

Если в результате анализирующего скрещивания среди гибридов образуется четыре класса фенотипов, значит, гены наследуются независимо.

2) Полное сцепление генов .

При полном сцеплении генов А и В по результатам анализирующего скрещивания обнаруживают-
ся два фенотипических класса гибридов, полностью копирующих родителей.

3) Неполное сцепление генов .

В случае неполного сцепления генов А и В при анализирующем скрещивании появляются четыре фенотипа, два из которых имеют новое сочетание генов: Аbаb ; аВаb . Появление подобных форм свидетельствует о том, что дигибрид с гаметами АВ │ и аb │ образует кроссоверные гаметы Аb │ и аВ │. Появление таких гамет возможно только в результате обмена участками гомологичных хромосом, то есть в процессе кроссинговера. Количество кроссоверных гамет значительно меньшее, чем некроссоверных.

Частота перекреста пропорциональна расстоянию между генами. Чем ближе расположены гены в хромосоме, тем теснее сцепление между ними и тем реже они разделяются при перекресте. И наоборот, чем дальше гены отстоят друг от друга, тем слабее сцепление между ними и чаще перекрест. Следовательно, о расстоянии между генами в хромосомах можно судить по частоте перекреста.

Под генетическим картированием обычно понимают определение положения какого-либо гена по отношению к другим генам.

Рассмотрим порядок составления генетических карт.

1. Установление группы сцепления (то есть определение хромосомы, в которой локализован данный ген). Для этого необходимо иметь хотя бы по одному гену-маркеру в каждой группе сцепления.

2. Нахождение места локализации исследуемого гена в хромосоме. Для этого проводится скрещивание мутантной формы с нормальной и учитывается результат кроссинговера.

3. Определение расстояния между сцепленными генами, что позволяет составлять генетические карты хромосом, на которых указаны порядок расположения генов в хромосомах и относительные расстояния их друг от друга. Чем частота кроссинговера выше, тем на большем расстоянии друг от друга располагаются гены. Если установлено, что между сцепленными генами А и В частота кроссинговера 10%, а между генами В и С – 20%, то очевидно, что расстояние ВС в 2 раза больше, чем АВ . Расстояние между генами выражается в единицах, соответствующих 1% кроссинговера. Эти единицы называют морганидами.

Таким образом, на основе данных о частоте кроссинговера составляются генетические карты.

IV Закрепление знаний

Решение генетической задачи

Самку дрозофилы, гетерозиготную по рецессивным генам темной окраски тела и миниатюрных крыльев, скрестили с самцом, имевшим темное тело и миниатюрные крылья. От этого скрещивания было получено:

– 244 мухи с темным телом и миниатюрными крыльями;
– 20 мух с серой окраской тела и миниатюрными крыльями;
– 15 мух с темной окраской тела и нормальными крыльями;
– 216 мух с серой окраской тела и нормальными крыльями.

Исходя из приведенных данных определите, являются две эти пары генов сцепленными или нет. Как гены сцеплены?

А – серое тело
а – темное тело
В – нормальные крылья
b – миниатюрные крылья

Характер наследования генов А и В – ?

Результаты расщепления среди гибридов (два фенотипических класса являются господствующими и повторяют фенотипически и генотипически родительские формы, а два других класса фенотипов представлены небольшим количеством особей) свидетельствуют о неполном сцепление генов А и В.

Ответ : гены А и В наследуются сцеплено; сцепление носит неполный характер.

VI Домашнее задание

§41, стр.161-164. Ответить на вопросы стр.165.

Задача №1. Дигетерозиготное растение гороха с гладкими семенами и усиками скрестили с растением с морщинистыми семенами без усиков. Известно, что оба доминантных гена (гладкие семена и наличие усиков) локализованы в одной хромосоме, кроссинговера не происходит. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, фенотипы и генотипы потомства, соотношение особей с разными генотипами и фенотипами. Какой закон при этом проявляется?

А — гладкие семена, а — морщинистые семена
B — наличие усиков, b — без усиков

Закон сцепления хромосом

При анализе расщепления в случае кроссинговера обращает на себя внимание определенное количественное отношение кроссоверных и некроссоверных классов. Обе исходные родительские комбинации признаков, образовавшиеся из некроссоверных гамет, оказываются в потомстве анализирующего скрещивания в равном количественном отношении. В указанном опыте с дрозофилой тех и других особей было примерно по 41,5%. В сумме некроссоверные мухи составили 83% от общего числа потомков. Два кроссоверных класса по числу особей также одинаковы, и сумма их равна 17%.

Частота кроссинговера не зависит от аллельного состояния генов, участвующих в скрещивании. Если в качестве родителя использовать мух и , то в анализирующем скрещивании кроссоверные (b+vg и bvg+) и некроссоверные (bvg и b+vg+) особи появятся с той же частотой (соответственно 17 и 83%), что и в первом случае.

Результаты этих опытов показывают, что сцепление генов реально существует, и лишь в известном проценте случаев оно нарушается вследствие кроссинговера. Отсюда и был сделан вывод, что между гомологичными хромосомами может осуществляться взаимный обмен идентичными участками, в результате чего гены, находящиеся в этих участках парных хромосом, перемещаются из одной гомологичной хромосомы в другую. Отсутствие перекреста (полное сцепление) между генами представляет исключение и известно лишь у гетерогаметного пола немногих видов, например у дрозофилы и шелкопряда.

Изученное Морганом сцепленное наследование признаков получило название закона сцепления Моргана. Поскольку рекомбинация осуществляется между генами, а сам ген кроссинговером не разделяется, его стали считать единицей кроссинговера.

Побиологии.рф

Сцепленное наследование. Генетика пола.

В 1911 —1912 годах Т. Морган и сотрудники проверили проявление третьего закона Менделя на мухах-дрозофилах. Они учитывали две пары альтернативных признаков: серый (В) и черный (Ь) цвет тела и нормальные (V) и короткие (v) крылья. При скрещивании гомозиготных особей с серым цветом тела и нормальными крыльями с мухами с черным цветом тела и короткими крыльями получили единообразие гибридов первого поколения — мух с серым телом и нормальными крыльями. Подтвердился I закон Менделя.

Далее Морган решил провести анализирующее скрещивание гибридов первого поколения. Рецессивную гомозиготную самку он скрестил с дигетерозиготным самцом.

Морган ожидал получить, согласно третьему закону Менделя, мух четырех разных фенотипов в равном количестве (по 25%), а получил двух фенотипов (по 50% каждого). Морган пришел к выводу, что поскольку у организмов генов много, а хромосом относительно мало, то, следовательно, в каждой хромосоме содержится большое количество генов, и гены, локализованные в одной хромосоме, передаются вместе (сцепленно). Цитологические основы этого явления можно пояснить следующей схемой (рис. 1). Одна из пары гомологичных хромосом содержит два доминантных гена (BV), а другая — два рецессивных (bv). При мейозе хромосома с генами BV попадет в одну гамету, а хромосома с генами bv в другую.

Рис. 1. Схема расхождения гомологичных хромосом в мейозе при полном сцеплении.

Таким образом, у дигетерозиготного организма образуются не четыре типа гамет (когда гены расположены в разных хромосомах), а только два, и, следовательно, потомки будут иметь два сочетания признаков (как у родителей).

Гены, локализованные в одной хромосоме, обычно передаются вместе и составляют одну группу сцепления. Так как в гомологичных хромосомах локализованы аллельные гены, то группу сцепления составляют две гомологичные хромосомы, и, следовательно, количество групп сцепления соответствует количеству пар хромосом (или гаплоидному числу хромосом). Так, у мухи-дрозофилы всего 8 хромосом — 4 труппы сцепления, у человека 46 хромосом — 23 группы сцепления.

Если гены, локализованные в одной хромосоме, передаются всегда вместе, то такое сцепление называется полным. Однако при дальнейшем анализе сцепления генов было обнаружено, что в некоторых случаях оно может нарушаться. Если дигетерозиготную самку мухи-дрозофилы скрестить с рецессивным самцом, результат будет следующий:

Морган предполагал получить опять мух четырех фенотипов по 25%, а получил потомков четырех фенотипов, но в другом соотношении: по 41,5% особей с серым телом и нормальными крыльями и с черным телом и короткими крыльями и по 8,5% мух с серым телом и короткими крыльями и с черным телом и нормальными крыльями. В этом случае сцепление генов неполное, т.е. гены, локализованные в одной хромосоме, не всегда передаются вместе. Это связано с явлением кроссинговера, которое заключается в обмене участками гомологичных хроматид в процессе их конъюгации в профазе мейоза I (рис. 2). Кроссинговер у гетерозиготных организмов приводит к перекомбинации генетического материала.

Рис. 2. Схема кроссинговера

Каждая из образовавшихся хроматид попадает в отдельную гамету. Образуются 4 типа гамет, но в отличие от свободного комбинирования их процентное соотношение будет неравным, так как кроссинговер происходит не всегда. Частота кроссииговера зависит от расстояния между генами: чем больше расстояние, тем чаще может происходить кроссинговер. Расстояние между генами определяется в процентах кроссииговера — 1 морганида равна 1 % кроссинговера.

Итак, свободное комбинирование генов, согласно третьему закону Менделя, происходит в том случае, когда исследуемые гены расположены в разных хромосомах. Неполное сцепление наблюдается тогда, когда происходит перекомбинация генов (кроссинговер), расположенных в одной хромосоме. Если гены расположены в одной хромосоме и кроссинговер не происходит, сцепление будет полным. Кроссинговер имеет место у всех растений и животных, за исключением самца мухи-дрозофилы и самки тутового шелкопряда.

Основные положения хромосомной теории наследственности:

— гены расположены в хромосомах линейно в определенных локусах (участках); аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах;

—гены гомологичных хромосом образуют группу сцепления; число их равно гаплоидному набору хромосом;

—между гомологичными хромосомами возможен обмен аллельными генами (кроссинговер);

—расстояние между генами пропорционально проценту кроссииговера и выражается в морганидах.

Пол организма — это совокупность признаков и анатомических структур, обеспечивающих половой путь размножения и передачу наследственной информации.

В определении пола будущей особи ведущую роль играет хромосомный аппарат зиготы — кариотип. Различают хромосомы, одинаковые для обоих полов — аутосомы, и половые хромосомы.

В кариотипе человека содержится 44 аутосомы и 2 половых хромосомы — Х и Y. За развитие женского пола у человека отвечают две Х-хромосомы, т. е. женский пол гомогаметен. Развитие мужского пола определяется наличием Х- и Y-хромосом, т. е. мужской пол гетерогаметен. Сочетание половых хромосом в зиготе определяет пол будущего организма (рис. 3).

Рис. 3. Схема определения пола у человека. Половина сперматозоидов несет X -хромосому, а другая половина — Y -хромосому. Пол ребенка зависит от того, какой сперматозоид оплодотворит яйцеклетку

У всех млекопитающих, человека и мухи-дрозофилы, гомогаметным является женский пол, а гетерогаметным — мужской. У птиц и бабочек, наоборот, гомогаметен мужской пол, а женский — гетерогаметен.

Признаки, сцепленные с полом

Это признаки, которые кодируются генами, находящимися на половых хромосомах. У человека признаки, кодируемые генами Х-хромосомы, могут проявляться у представителей обоих полов, а кодируемые генами Y-хромосомы — только у мужчин.

Следует иметь в виду, что в мужском генотипе только одна Х-хромосома, которая почти не содержит участков, гомологичных с Y-хромосомой, поэтому все локализованные в Х-хромосоме гены, в том числе и рецессивные, проявляются в фенотипе в первом же поколении.

В половых хромосомах содержатся гены, регулирующие проявление не только половых признаков. Х-хромосома имеет гены, отвечающие за свертываемость крови, цветовое восприятие, синтез ряда ферментов. В Y-хромосоме содержится ряд генов, контролирующих признаки, наследуемые по мужской линии (голандрические признаки): волосистость ушной раковины, наличие кожной перепонки между пальцами и др. Известно очень мало генов, общих для Х- и Y-хромосом.

Различают Х-сцепленное и Y-сцепленное (голандрическое) наследование.

Х-сцепленное наследование

Так как Х-хромосома присутствует в кариотипе каждого человека, то и признаки, наследуемые сцеплено с Х-хромосомой, проявляются у представителей обоих полов. Женщины получают эти гены от обоих родителей и через свои гаметы передают их потомкам. Мужчины получают Х-хромосому от матери и передают ее своему потомству женского пола.

Различают Х-сцепленное доминантное и Х-сцепленное рецессивное наследование. У человека Х-сцепленный доминантный признак передается матерью всему потомству. Мужчина передает свой Х-сцепленный доминантный признак лишь своим дочерям. Х-сцепленный рецессивный признак у женщин проявляется лишь при получении ими соответствующего аллеля от обоих родителей. У мужчин он развивается при получении рецессивного аллеля от матери. Женщины передают рецессивный аллель потомкам обоих полов, а мужчины — только дочерям.

При Х-сцепленном наследовании возможен промежуточный характер проявления признака у гетерозигот.

Y-сцепленные гены присутствуют в генотипе только мужчин и передаются из поколения в поколение от отца к сыну.

Явление сцепленного наследования и генетика пола

Сцепленное наследование

Независимое распределение генов (второй закон Менделя) основано на том, что гены, относящиеся к разным аллелям, размещены в разных парах гомологичных хромосом. Естественно возникает вопрос: а как же будет происходить распределение разных (неаллельных) генов в ряду поколений, если они лежат в одной и той же паре хромосом? Такое явление должно иметь место, ибо число генов во много раз превосходит число хромосом. Очевидно, к генам, находящимся в одной хромосоме, закон независимого распределения (второй закон Менделя) не применим. Он ограничен лишь теми случаями, когда гены разных аллелей находятся в различных хромосомах.

Закономерность наследования при нахождении генов в одной хромосоме была тщательно изучена Т. Морганом и его школой Основным объектом исследований служила небольшая плодовая мушка дрозофила. Это насекомое исключительно удобно для генетической работы. Мушка легко разводится в лабораторных условиях, плодовита, каждые 10-15 дней при оптимальной для нее температуре 25-26°С дает новое поколение, обладает многочисленными и разнообразными наследственными признаками, имеет небольшое число хромосом (в диплоидном наборе – 8) .

Разные наследственные формы мухи дрозофилы

Опыты показали, что гены, локализованные в одной хромосоме, оказываются сцепленными, т. е. наследуются преимущественно вместе, не обнаруживая независимого распределения. Рассмотрим конкретный пример. Если скрестить дрозофилу с серым телом и нормальными крыльями с мушкой, обладающей темной окраской тела и зачаточными крыльями, то в первом поколении гибридов все мушки будут серыми, с нормальными крыльями. Это гетерозигота по двум парам аллелей (серое тело темное тело и нормальные крылья – зачаточные крылья). Проведем скрещивание. Скрестим самок этих дигетерозиготных мух (серое тело и нормальные крылья) с самцами, обладающими рецессивными признаками – темным телом и зачаточными крыльями. Исходя из второго закона Менделя, можно было бы ожидать получения в потомстве мух четырех фенотипов: 25% серых, с нормальными крыльями; 25% серых, с зачаточными крыльями; 25% темных, с нормальными крыльями; 25% темных, с зачаточными крыльями.

На самом деле в опыте мух с исходной комбинацией признаков (серое тело – нормальные крылья, темное тело – зачаточные крылья) оказывается значительно больше (в данном опыте по 41,5%), чем мух с перекомбинированными признаками (серое тело – зачаточные крылья и темное тело – нормальные крылья). Их будет всего по 8,5% каждого типа. На этом примере видно, что гены, обусловившие признаки серое тело – нормальные крылья и темное тело – зачаточные крылья, наследуются преимущественно вместе, или, иначе говоря, оказываются сцепленными между собой. Это сцепление является следствием локализации генов в одной и той же хромосоме. Поэтому при мейозе эти гены не расходятся, а наследуются вместе. Явление сцепления генов, локализованных в одной хромосоме, известно под названием закона Моргана.

Почему же все-таки среди гибридов второго поколения появляется небольшое число особей с перекомбинацией родительских признаков? Почему сцепление генов не является абсолютным? Исследования показали, что эта перекомбинация генов обусловлена тем, что в процессе мейоза при конъюгации гомологичных хромосом они иногда обмениваются своими участками, или, иначе говоря, между ними происходит перекрест, что при этом гены, находившиеся первоначально в одной из двух гомологичных хромосом, окажутся в разных гомологичных хромосомах. Между ними произойдет перекомбинация.

Схема перекреста хромосом
Два гена, расположенных в одной хромосоме (светлые кружки в красной хромосоме) в результате перекреста оказываются в разных гомологичных хромосомах

Частота перекреста для разных генов оказывается различной. Это зависит от расстояния между ними. Чем ближе в хромосоме расположены гены, тем реже они разделяются при перекресте. Это происходит потому, что хромосомы обмениваются различными участками, и близко расположенные гены имеют больше вероятности оказаться вместе. Исходя из этой закономерности удалось для хорошо изученных в генетическом отношении организмов построить генетические карты хромосом, на которых нанесено относительное расстояние между генами.

Биологическое значение перекреста хромосом очень велико. Благодаря ему создаются новые наследственные комбинации генов, повышается наследственная изменчивость, которая поставляет материал для естественного отбора.

Генетика пола

Хорошо известно, что у раздельнополых организмов (в том числе и у человека) соотношение полов обычно составляет 1:1. Какие причины определяют пол развивающегося организма? Вопрос этот издавна интересовал человечество ввиду его большого теоретического и практического значения. Хромосомный набор самцов и самок у большинства раздельнополых организмов неодинаков. Познакомимся с этими различиями на примере набора хромосом у дрозофилы. По трем парам хромосом самцы и самки не отличаются друг от друга. Но в отношении одной пары имеются существенные различия. У самки две одинаковые (парные) палочковидные хромосомы; у самца только одна такая хромосома, пару которой составляет особая, двуплечая хромосома. Те хромосомы, в отношении которых между самцами и самками нет различий, называют аутосомами. Хромосомы, по которым самцы и самки отличаются друг от друга, называют половыми. Таким образом, хромосомный набор дрозофилы слагается из шести аутосом и двух половых хромосом. Половую, палочковидную хромосому, присутствующую у самки в двойном числе, а у самца – в единичном, называют X-хромосомой; вторую, половую (двуплечую хромосому самца, отсутствующую у самки) – Y-хромосомой.

Хромосомные комплексы самки и самца дрозофилы

Каким образом рассмотренные половые различия в хромосомных наборах самцов и самок поддерживаются в процессе размножения? Для ответа на этот вопрос необходимо выяснить поведение хромосом в мейозе и при оплодотворении. Сущность этого процесса представлена на рисунке.

Механизм определения пола у дрозофил
У самца образуются гаметы двух категорий: одни несут в гаплоидном наборе X-хромосомы, другие Y-хромосомы

При созревании половых клеток у самки каждая яйцеклетка в результате мейоза получает гаплоидный набор из четырех хромосом: три аутосомы и одну X-хромосому. У самцов в равных количествах образуются сперматозоиды двух сортов. Одни несут три аутосомы и X-хромосому, другие – три аутосомы и Y-хромосому. При оплодотворении возможны две комбинации. Яйцеклетка с равной вероятностью может быть оплодотворена спермием с X- или Y-хромосомой. В первом случае из оплодотворенного яйца разовьется самка, а во втором – самец. Пол организма определяется в момент оплодотворения и зависит от хромосомного набора зиготы.

У человека хромосомный механизм определения пола тот же, что и у дрозофилы. Диплоидное число хромосом человека – 46. В это число входят 22 пары аутосом и 2 половые хромосомы. У женщин это две X-хромосомы, у мужчин – одна X- и одна Y-хромосома. Соответственно у мужчин образуются сперматозоиды двух сортов – с X- и Y-хромосомами.

Хромосомный комплекс мужчины (слева) и женщины (справа)

У некоторых раздельнополых организмов (например, некоторых насекомых) Y-хромосома вообще отсутствует. В этих случаях у самца оказывается на одну хромосому меньше: вместо X- и Y- у него имеется одна X-хромосома. Тогда при образовании мужских гамет в процессе мейоза X-хромосома не имеет партнера для конъюгации и отходит в одну из клеток. В результате половина всех сперматозоидов имеет X-хромосому, а другая половина лишена ее. При оплодотворении яйца спермием с X-хромосомой получается комплекс с двумя X-хромосомами, и из такого яйца развивается самка. Если яйцеклетка будет оплодотворена спермием без X-хромосомы, то разовьется организм с одной X-хромосомой (полученной через яйцеклетку от самки), который будет самцом.

Во всех рассмотренных выше примерах развиваются спермии двух категорий: либо с X- и Y-хромосомами (дрозофила, человек), либо половина спермиев несет X-хромосому, а другая совсем лишена половой хромосомы. Яйцеклетки в отношении половых хромосом все одинаковы. Во всех этих случаях мы имеем мужскую гетерогаметность (разногаметность). Женский пол гомогаметен (равногаметен). Наряду с этим в природе встречается и другой тип определения пола, характеризующийся женской гетерогаметностью. Здесь имеют место отношения обратные только что рассмотренным. Разные половые хромосомы или только одна X-хромосома свойственны женскому полу. Мужской пол обладает парой одинаковых X-хромосом. Очевидно, в этих случаях будет иметь место женская гетерогаметность. После мейоза образуются яйцевые клетки двух сортов, тогда как в отношении хромосомного комплекса все спермии одинаковы (все несут одну X-хромосому). Следовательно, пол зародыша будет определяться тем, какое яйцо – с X- или Y-хромосомой будет оплодотворено.

Женская гетерогаметность имеет место у некоторых насекомых, например у бабочек. Среди позвоночных животных она характерна для птиц и пресмыкающихся.

Готовые решения задач по генетике. Задачи 1-10 | Явления сцепления генов. Кроссинговер

Задача 1
Какие типы гамет и сколько даст организм:
а) при полном сцеплении генов А и В;
б) если расстояние между генами А и В — 12 морганид?
Решение:
а) При полном сцеплении организм: дает два типа гамет: каждой по 50%.
б) Расстояние между генами 12 м показывает, что кроме не кроссоверных гамет есть кроссоверные гаметы, причем последних будет 12%. Гаметы некроссоверные: ; их соотношение [(100% — 12%) : 2 = 44% ] по 44%. Кроссоверные гаметы: , их соотношение [ 12 : 2 = 6% ] по 6%.

При решении задачи использовались положения теории Моргана:
1) гены лежат в хромосомах;
2) при полном сцеплении гены, лежащие в одной хромосоме, наследуются только вместе;
3) при неполном сцеплении генов гены, лежащие в одной хромосоме, могут наследоваться как вместе, так и раздельно (появляются кроссоверные гаметы);
4) 1 морганида (м) = 1% кроссинговера, поэтому по расстоянию генов можно судить о количестве кроссоверных гамет (1м = 1% кроссоверных гамет).

Задача 2
Сколько типов гамет, и какие дает организм, имеющий две пары хромосом:
а) при полном сцеплении;
б) если расстояние между генами А и В равно 12 морганид?
Решение:
а) Хромосомы во время мейоза расходятся к полюсам независимо друг от друга, поэтому будет 4 типа гамет:
, по 25%.
б). Расстояние между генами 12 морганид, поэтому гаметы будут как некроссоверные, так и кроссоверные. Некроссоверные гаметы: , каждой по = 22%. Кроссоверные гаметы: , каждой по 12/4 =3%.

Задача 3
Гены А, В, и С лежат в одной хромосоме. Между генами АС кроссинговер проходит с частотой 12,7% , количество рекомбинантов по генам ВС – 23,3% , расстояние между генами АВ – 36 морганид. Построить генетическую карту по взаиморасположению этих генов в хромосоме.
Решение:
1) 1% кроссинговера равен 1 морганиде
2) Рекомбинанты – это организмы, образовавшиеся при слиянии кроссоверных гамет. Так как гены в хромосоме лежат линейно, чертим прямую линию и откладываем расстояние между генами, которое выражено в морганидах:

Гены в хромосомах лежат линейно, в определенных местах – локусах. Одна морганида соответствует одному проценту кроссинговера или рекомбинантных (кроссоверных) особей.

Задача 4
Расстояние между генами АВ равно 24 морганиды. Какова доля генотипов:
и во втором поколении от скрещивания организмов ААвв и ааВВ?
Решение:
В Расстояние между генами АВ — 24 морганиды показывает, что эти гены неполностью сцеплены, расположены в одной хромосоме и кроссоверных особей по этим генам будет 24%.
Такие задачи решаем в виде хромосомных карт.

Кроссоверные организмы и гаметы отмечены звездочкой — (*).

Расстояние между генами — 24 морганиды показывает, что кроссоверных особей 24%. Доля каждого кроссоверного генотипа: 24 : 12 (на число кроссоверных особей) = 2%. Доля каждого некроссоверного генотипа: (100% — 24%) : 4 (на число некроссоверных особей) = 19%.
Ответ:
Доля кроссоверного генотипа: — 2%, а доля некроссоверных генотипов: — 19%.
При решении задачи использовали: закон чистоты гамет и хромосомную теорию наследственности, взаимодействие генов – не полное сцепление.

Задача 5
У перца красная окраска плода доминирует над зеленной, а высокий рост стебля — над карликовым. Гены, определяющие окраску плода и высоту стебля, лежат в одной хромосоме, расстояние между их локусами 40 морганид. Скрещено гетерозиготное по обеим признакам растение с карликовым, имеющим зеленую окраску плода.
Какое потомство и в каком соотношении можно ожидать от этого скрещивания? Какие законы генетики использовали при решении задачи и какое взаимоотношение генов наблюдается при наследовании данных признаков?
Решение:
А — ген, определяющий красную окраску плода;
а — ген, определяющий зеленную окраску плода;
В – ген, определяющий высокий рос стебля;
в – ген, определяющий карликовость;
(Расстояние между генами) SAB = 40 морганид.
Так как SAB = 40м, то гены не полностью сцепленны. В связи с тем, что ген роста стебля и окраски плодов сцеплены, генотип растений записываем в виде хромосомной карты. Допустим, что у гетерозиготной особи гены А и В пришли от одного родителя, а гены а и в от другого родителя, тогда ее хромосомная карта будет:
[ Но у гетерозиготного родителя может быть и иначе: гены А и в пришли то одного родителя, а гены а и В пришли от другого родителя. В этом случае соотношение кроссоверных гамет и некроссоверных будет иное и поэтому другая фенотипическая структура потомства.]
В условии задачи сказано, что расстояние между генами равно 40 морганидам. Это означает, что кроме нормальных гамет (некроссоверных) у особи: будут кроссоверные гаметы. Некроссоверные гаметы: наблюдаются в соотношении , а кроссоверные гаметы: по 40%/2 = 20% каждой.
Второй родитель будет имеет хромосомную карту: и один тип гамет: а____в.
Рассмотрим скрещивание:

Кроссоверные гаметы и организмы в таблице отмечены: (*)
Вероятность кроссоверных особей каждого генотипа: 40%/2 = 20% ; некроссоверных особей каждого типа = 30%.
Взаимодействие генов: полное доминирование и неполное сцепление генов.
Законы генетики, которые использовали при решении задачи: закон чистоты гамет, хромосомная теория Моргана.

Задача 6
Жужелицу с коричневым и широким телом скрестили с самцом, имеющим узкое и зеленное тело. Гибриды первого поколения были коричневые с узким телом. Гибридную самку скрестили с самцом, имеющим зеленое и широкое тело. Во втором поколении получили: 55 с коричневым и 290 с зеленым телом, имеющих узкое тело, а с широким телом: 49 зеленой и 304 коричневой окраской. Написать схему скрещивания, дать цитологическое обоснование. Какое взаимодействие генов и каким законом генетики вы пользовались?
Решение:
Напишем фенотипическую схему первого скрещивания:

Из этой фенотипической схемы видно, что ген, определяющий коричневое тело, и ген, определяющий узкое тело, доминируют. Отсюда напишем дано:
Дано:
А – ген, определяющий коричневое тело;
а – ген, определяющий зеленое тело;
В – ген, определяющий узкое тело;
в – ген, определяющий широкое тело.

Из фенотипического расщепления во F2 видно, что одна группа организмов имеет по 290 и 304 особей, а вторая – 49 и 55 особей, что значительно меньше. Поэтому можно предположить, что здесь неполное сцепление генов.

Найдем расстояние между генами А и В.

Расстояние между генами выражается в морганидах — 1 морганида равна 1% кроссинговера.
Взаимодействие генов: полное доминирование, неполное сцепление. Закон генетики, которые использовали при решении задачи: закон чистоты гамет, хромосомная теория Моргана. Записывая хромосомные карты организмов — даем цитологическое обоснование.

Задача 7
Воробьи, имеющие длинные крылья и серую окраску тела, скрестили с воробьями (самцами), имеющими черную окраску тела и короткие крылья. В первом поколении все воробьи были серые и длиннокрылые. При скрещивании гибридов первого поколения с самцом из первого скрещивания, во втором поколении получили 18 – с серым телом и длинными крыльями, 1 – с черным телом и длинными крыльями, а коротких: 21 с черным телом и 2 с серым телом. Написать схему скрещивания. Какое взаимодействие генов и какие законы использовали при решении задачи?
Решение:
Из первого скрещивания можно выяснить какие гены за что отвечают: А – длинные крылья, а – короткие крылья, В – серая окраска, в – черная окраска.
Из второго скрещивания становиться ясно, что ген окраски тела и длины крыльев не полностью сцеплены.

Взаимодействие генов: полное доминирование, неполное сцепление. Закон генетики: закон чистоты гамет, хромосомная теория Моргана.

Задача 8
Определить вероятность рождения детей одновременно с обеими аномалиями и здоровых в семье, где жена страдает дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (А), ее отец был гемофилик и страдал дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, а мать здорова. Муж имел такой же генотип, как и отец женщины. Расстояние между генами 12 морганид. Дать цитологическое обоснование. Какими законами генетики пользовались?.
Решение:
Дано:
А – глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, а – норма;
h – гемофилия, H – нормальное свертывание крови;
SАВ = 12 м.
Ход решения:
Расстояние между генами 12 м говорит о том, что задача на неполное сцепление генов, поэтому решением в хромосомном исполнении. Оба гена лежат в неаллельном участке Х-хромосомы.

это некроссоверные особи, их вероятность: = 22%.

кроссоверные особи, их вероятность: 12% : 4 = 3%
Вероятность рождения детей с обеими аномалиями: 2 • 22% + 3% = 47% ;
вероятность здоровых детей в семье: 22%.
При решении задачи применяли закон чистоты гамет, хромосомную теорию Моргана, сцепленное с полом наследование. Взаимодействие генов: полное доминирование, не полное сцепление генов.

Задача 9
Женщина, получившая аниридию (отсутствие радужной оболочки)от отца, а темную эмаль зубов от матери, вышла замуж за здорового мужчину. Какова вероятность рождения в этой семье детей с данными аномалиями, если локусы генов, определяющих эти признаки находятся в половых хромосомах на расстоянии 20 морганид.
Решение:
Дано:
А – ген аниридии;
а – ген нормы по радужной оболочке;
В – ген темной эмали зубов;
в – ген нормы;
SАВ = 20 морганид.

Это некроссоверные особи, их вероятность: =20%.

Это кроссоверные особи, их вероятность: 20% : 4 = 5%.
Вероятность рождения детей: с обеими аномалиями — 5% • 2=10%; норма – 5% • 2=10%; с аниридией – 20% •2= 40%; с темные зубы – 20% •2 = 40%.

Задача 10
У кареглазых родителей родился голубоглазый сын, который страдал дальтонизмом и гемофилией, а также пятеро детей — дальтоники. Каковы вероятные генотипы родителей?.
Решение:
Дано:
А – карие глаза;
а – голубые глаза;
Д – нормальное зрение;
д – дальтонизм;
H – нормальное свертывание крови;
h – гемофилия.

сли у здоровых родителей родился сын дальтоник и гемофилик, то гены, определяющие эти заболевания он получил от матери через ее Х – хромосому. Кроме того эти гены у матери лежали в разных Х – хромосомах, так как пятеро детей были только дальтониками (т.е. это некроссоверные организмы – их всегда больше, чем кроссоверных). По цвету глаз родители гетерозиготные, потому что у них ребенок – голубоглазый.

Смотрите еще:

  • Что характеризует физический закон Интегрированный урок физики, литературы, русского языка. Решение задач по теме: "Законы Ньютона"на литературном материале. Урок развития речи: сочинение — рассказ Разделы: Физика Цели: развивающая: умение видеть мир в многообразии; […]
  • Закон сохранения в механике презентация Урок физики по теме "Законы сохранения в механике". 10-й класс Презентация к уроку Загрузить презентацию (100,6 кБ) Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать […]
  • Котельная нормы и правила 6.9. Требования к зданиям котельных 6.9.1 Требования настоящего подраздела следует соблюдать при проектировании зданий и сооружений котельных. При проектировании встроенных, пристроенных и крышных котельных следует дополнительно […]
  • Неустойка основания возникновения §15. Основания возникновения и прекращения обязательств. Основания возникновения обязательств. Подобно всем другим гражданским правоотношениям обязательства возникают на основе определенных юридических фактов, которые принято называть […]
  • Идентификация судов Правила плавания по внутренним водным путям Средства идентификации судна I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ II. СРЕДСТВА ИДЕНТИФИКАЦИИ СУДНА III. ВИЗУАЛЬНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ IV. НОЧНАЯ ХОДОВАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ V. НОЧНАЯ СТОЯНОЧНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ VI. ДНЕВНАЯ […]
  • Заявление вид на жительство в рф Заявление Вид на жительство (ВНЖ) Можно заполнять вручную, писать разборчиво и понятно (не обязательно печатными буквами), можно выполнить на компьютере и распечатать на принтере. Печатать можно на А3, А4 формате, обязательно с двух […]
  • О публикации законов КЗОТ РФКЗОТ РФ КОДЕКС ЗАКОНОВ О ТРУДЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (КЗОТ) Глава I. Общие положения ст. Глава II. Коллективный договор ст. Глава III. Трудовой договор (контракт) ст. Глава III- А. Обеспечение занятости и гарантии реализации права […]
  • Закон о браке 1969 Кодекс о браке и семье РСФСР от 30 июля 1969 г. (КоБС РСФСР) (с изменениями и дополнениями) (утратил силу) Кодекс о браке и семье РСФСР от 30 июля 1969 г. С изменениями и дополнениями от: 4 декабря 1979 г., 30 января, 25 апреля 1984 г., […]