Лекция "Законы Менделя"

Законы Менделя

Терминологический диктант

• В-1 В-2
• 1. Генетика 1. Наследственность
• 2. Изменчивость 2. Ген
• 3. Локус 3. Гетерозигота
• 4. Гомозигота 4. Аллель
• 5. Доминантный признак 5. Рецессивный признак
• 6. Генотип 6. Фенотип

Грегор Мендель (1822 – 1884 гг.) -

выдающийся чешский учёный. Основоположник генетики. Впервые обнаружил существование наследственных факторов, впоследствии названных генами.

Мендель родился в крестьянской семье. Ещё в детстве увлекался садоводством и плодоводством. Отсутствие средств для продолжения учения и желание посвятить себя педагогической деятельности побудили Менделя стать послушником Августинского монастыря в городе Брно (Чехословакия). После двухлетнего пребывания в Венском университете, где он увлечённо изучал физику, химию, высшую математику, зоологию и ботанику, в 1856-1863 гг. в монастырском саду Мендель проводил свои классические опыты по скрещиванию гороха. Результаты исследований он доложил на заседании Общества естествоиспытателей в 1865 г. В Брно, а в 1866 г. Опубликовал небольшую книгу «Опыты над растительными гибридами». Однако гениальная работа Менделя была принята скептически его современниками учёными.

• В 1900 г. Г. Де Фриз в Голландии, К. Корренс в Германии и Э. Чермак в Австрии независимо друг от друга «переоткрыли» законы наследования признаков, установленные Г. Менделем. 1900 г. считается официальной датой рождения относительно молодой науки – генетики.

Особенности опытов Менделя

• Использование чистых линий (растений, в потомстве которых при самоопылении не наблюдается расщепление по изучаемому признаку)
• Наблюдение за наследованием альтернативных признаков
• Точный количественный учёт и математическая обработка данных
• Наблюдение за наследованием многообразных признаков не сразу в совокупности, а лишь одной пары

Выбрал удачный объект исследования – горох посевной

• Горох дает много семян. Кроме того, горох – растение самоопыляемое , имеет закрытый цветок, что исключает случайное попадание в него чужой пыльцы. А это значит, что сорта гороха объединяют особи с однородными наследуемыми свойствами, получаемыми в процессе самоопыления.
• чистая линия - потомство одной самоопыляемой особи, получаемое путем отбора и последующего самоопыления

Гибридологический метод

• Гибридологический метод – это скрещивание различных по своим признакам организмов с целью изучения характера наследования эти признаков у потомства.
• Гибриды – организмы, полученные от скрещивания двух генотипически разных организмов

• В результате многолетних предварительных опытов он отобрал из множества сортов гороха чистые линии, которые различались по ряду контрастных признаков.  Мендель  выбрал семь таких признаков, имеющих контрастное проявление в потомстве:

1) поверхность семян (гладкие и морщинистые); 2) окраска семян (желтые и зеленые); 3) окраска цветков (пурпурные и белые); 4) положение цветков на стебле (пазушные и верхушечные); 5) длина стебля (длинные и короткие); 6) форма бобов (простые и членистые); 7) окраска бобов (зеленые и желтые).

Моногибридное скрещивание

• Моногибридное - скрещивание, в котором родители отличаются по одному признаку.
• Для скрещивания выбираются две гомозиготные особи с альтернативными признаками (желтая и красная окраска семян)
• Гомозиготные – особи, имеющие одинаковые аллели одного гена в гомологичных хромосомах (АА или аа)

Первый закон Менделя –

закон единообразия гибридов первого поколения

а а

Р

А А

х

жёлтые семена

зелёные семена

G

(гаметы)

А

а

F 1

А а

жёлтые семена

Понятия : моногибридное скрещивание, гомозигота, гетерозигота, гаметы, доминантный признак, рецессивный признак, аллельные гены

Закон единообразия гибридов первого поколения

P P

p p

Понятия : моногибридное скрещивание, гомозигота, гетерозигота, гаметы, доминантный признак, рецессивный признак, аллельные гены

I закон Менделя ( закон единообразия гибридов первого поколения или правило доминирования ) – при скрещивании двух гомозиготных особей с альтернативными признаками в первом поколении все гибриды одинаковы по фенотипу и похожи на одного из родителей.

Доминирование – явление преобладания одного признака над другим.

Р

а а

А А

х

жёлтые семена

зелёные семена

а

А

G

(гаметы)

А а

А а

F 1

х

жёлтые семена

жёлтые семена

а

А

G

А

А А

А а

А а

а а

а

Второй закон Менделя –

закон расщепления

А а

А а

F 1

х

жёлтые семена

жёлтые семена

а

А

G

А А

А а

А

а

А а

а а

F 2

а а

А а

А а

А А

жёл. сем.

жёл. сем.

жёл. сем.

зел. сем.

3 : 1

(по фенотипу)

Понятия : решётка Пеннета, генотип, фенотип,

I закон Менделя ( закон единообразия гибридов первого поколения или правило доминирования ) - при моногибридном скрещивании у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки – оно фенотипически единообразно

II закон Менделя ( закон расщепления ) – при скрещивании двух гибридов первого поколения между собой среди их потомков – гибридов второго поколения – наблюдается расщепление: число особей с доминантным признаком относится к числу особей с рецессивным признаком как 3:1.

Цитологические основы

Закон чистоты гамет : при образовании половых клеток в каждую гамету попадает только один ген из аллельной пары

Понятия : гаметы, аллельные гены

Дигибридное скрещивание

Скрещивание организмов, анализируемых по двум парам

альтернативных признаков

Р

аа bb

АА ВВ

х

зелёные, морщинистые семена

жёлтые, гладкие семена

G

(гаметы)

АВ

а b

F 1

Аа Bb

жёлтые, гладкие семена

100%

анимация

Понятия : дигибридное скрещивание, гомозигота, гетерозигота, гаметы, доминантный признак, рецессивный признак, аллельные гены, решётка Пеннета

III закон Менделя – закон независимого расщепления

Аа Bb

Аа Bb

х

F 1

жёлтые, гладкие семена

жёлтые, гладкие семена

AB Ab aB ab

G

(гаметы)

AABb

AABB

AB

Ab

aB

ab

AaBB

AaBb

Aabb

AaBb

AAbb

AABb

A а BB

AaBb

aaBB

aaBb

aabb

aaBb

Aabb

AaBb

9 3 3 1

ж. гл. с. ж. морщ. с. зел. гл. с. зел. морщ с.

I закон Менделя ( закон единообразия гибридов первого поколения или правило доминирования ) – при моногибридном скрещивании у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки – оно фенотипически единообразно

II закон Менделя ( закон расщепления ) – в потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается явление расщепления: четверть особей из гибридов второго поколения несёт рецессивный признак, три четверти – доминантный

III закон Менделя ( закон независимого расщепления или закон независимого комбинирования признаков ) – при дигибридном скрещивании у гибридов каждая пара признаков наследуется независимо от других и даёт с ними разные сочетания. Образуются фенотипические группы, характеризующиеся отношением 9:3:3:1 ( расщепление по каждой паре генов идёт независимо от других пар генов )

Неполное доминирование

• Доминантный признак не всегда полностью подавляет рецессивный, поэтому возможно появление промежуточных признаков у гибридов. Это явление получило название неполное доминирование. Во втором поколении расщепление по фенотипу и генотипу совпадает и равно 1:2:1.

Неполное доминирование

• Так, например, при скрещивании двух чистых линий ночной красавицы с красными и белыми цветками первое поколение гибридов оказывается розовым. Происходит неполное доминирование признака окраски, и красный цвет лишь частично подавляет белый. Во втором поколении расщепление признаков по фенотипу оказывается равным расщеплению по генотипу.

Р

А А

а а

х

красные цветки

белые цветки

а

А

G

(гаметы)

А а

А а

F 1

х

розовые цветки

розовые цветки

а

А

G

А

А А

А а

А а

а а

а

F 2

А А

А а

А а

а а

(по генотипу,

по фенотипу)

кр. цветки

роз. цв.

роз. цв.

бел. цв.

1 2 1

• У человека неполное доминирование проявляется при наследовании структуры волос. Ген курчавых волос доминирует над геном прямых волос не в полной мере. И у гетерозигот наблюдается промежуточное проявление признака - волнистые волосы.

Аа

аа

АА

?

А А

А а

Генотип

Фенотип

Жёлтые семена

Жёлтые семена

Как определить генотип?

Анализирующее скрещивание -скрещивание исследуемой особи с рецессивной исходной формой.

Анализирующее скрещивание

а а

А А

Р

х

зелёные семена

жёлтые семена

а

а

G

А

А а

А а

А

А а

А а

F 1

А а

(по фенотипу,

по генотипу)

100 %

жёл. сем.

Понятия : анализирующее скрещивание как один из основных методов, позволяющих установить генотип особи

Анализирующее скрещивание

анимация

А а

а а

Р

х

зелёные семена

жёлтые семена

а

а

G

А

А а

А а

а

а а

а а

F 1

А а

а а

жёл. сем.

зел. сем.

1 : 1

(по фенотипу,

по генотипу)

Понятия : анализирующее скрещивание

Анализирующее скрещивание

?

А А

А а

Генотип

Фенотип

Жёлтые семена

Жёлтые семена

Результаты анализирующего скрещивания

100 %

растения с желтыми семенами

50 %

растения с желтыми семенами

50 %

растения с зелёными семенами

Алгоритм решения генетических задач

• 1. Прочтите условие задачи
• 2. Введите буквенное обозначение доминантного и рецессивного признаков.
• 3. Составьте схему первого скрещивания и запишите генотипы и фенотипы родительских особей.
• 4. Запишите гаметы, которые образуются у родителей.
• 5. Определите генотипы и фенотипы потомства
• 6. Составьте схему второго скрещивания.
• 7. Определите гаметы, которые дает каждая особь.
• 8. Составьте решетку Пеннета о определите генотипы и фенотипы потомства.

Условие задачи

• 1. При скрещивании двух сортов томата – с гладкой и опушенной кожицей – в первом поколении все плоды оказались с гладкой кожицей. Определите генотипы исходных родительских форм и гибридов первого поколения. Какое потомство можно ожидать при скрещивании полученных гибридов между собой?

Введите буквенное обозначение доминантного и рецессивного признаков

• 2. Если в результате скрещивания все потомство имело гладкую кожицу, то этот признак доминантный:
• А – гладкая кожица
• а- опушенная кожица

Составьте схему первого скрещивания и запишите генотипы и фенотипы родительских особей.

• 3. Так как скрещивались чистые линии томатов, родительские особи были гомозиготными.
• Р : фенотип гладкая Х опушенная

кожица кожица

генотип АА аа

Запишите гаметы, которые образуются у родителей

• 4. G : А а

Гомозиготные особи дают только один сорт гамет

Определите генотипы и фенотипы потомства

• 5. F 1 : генотип: Аа

фенотип: гладкая кожица

Составьте схему второго скрещивания

• 6. Р : фенотип гладкая Х гладкая

кожица кожица

генотип Аа Аа

Определите гаметы, которые дает каждая особь

• 7. G : А а А а

Гетерозиготные особи дают два сорта гамет

Составьте решетку Пеннета и определите генотипы и фенотипы потомства

• 8. F 2 генотип

А

А

а

АА

а

Аа

Аа

аа

3 части (75%) – плоды с гладкой кожицей (1АА, 2Аа)

1 часть (25%) – плоды с опушенной кожицей (1аа)

Решение задач

• 1. У человека шестипалость детерминирована доминантным геном Р, а пятипалость его аллелью - р. Какова вероятность рождения пятипалого ребенка в семье, где оба родителя гетерозиготные шестипалые? Один родитель – гомозиготный шестипалый, а другой пятипалый? Оба родителя пятипалые.

• 2. Кареглазый мужчина женился на голубоглазой женщине. Оба ребенка у них были кареглазыми. Определите генотипы всех членов семьи. Известно, что у человека ген, определяющий карий цвет глаз, доминирует над геном, определяющим голубой цвет глаз.

Домашнее задание

• 1. На звероферме получен приплод в 356 норок. Из них 267 норок имеют коричневый цвет меха и 89 – голубовато –серый. Определите генотипы исходных форм, если известно, что коричневый цвет доминирует над голубовато-серым.

Домашнее задание

• 1. На звероферме получен приплод в 356 норок. Из них 267 норок имеют коричневый цвет меха и 89 – голубовато –серый. Определите генотипы исходных форм, если известно, что коричневый цвет доминирует над голубовато-серым.
• 2. У собак черный цвет шерсти доминирует над коричневым. Черная самка скрещивалась с коричневым самцом. Получено 15 черных и 13 коричневых щенков. Определите генотипы родителей и потомства.