Опорные конспекты к урокам биологии по теме: "Закономерности наследственности"

Урок №1

Наследственность и изменчивость организмов

Основные понятия генетики

Генетика – наука, изучающая закономерности и материальные основы наследственности и изменчивости организмов

Наследственность – способность организмов передавать следующему поколению свои признаки и свойства, то есть способность воссоздавать себе подобных.

Изменчивость – способность организмов изменять свои признаки и свойства.

Генотип – совокупность всех наследственных свойств особи, наследственная основа организма, составленная совокупностью генов

Фенотип – совокупность всех внутренних и внешних признаков и свойств особи, сформировавшейся на базе генотипа во время индивидуального развития

Гомозигота – особь, у которой в определенном локусе гомологичных хромосом присутствуют одинаковые аллели; при самоопылении дают однородное потомство, не расщепляющееся по данной паре признаков

Гетерозигота – особь, у которой в определенном локусе гомологичных хромосом присутствуют разные аллели; при самоопылении дают расщепление по данной паре признаков.

Аллель – различные формы одного и того же гена

Доминантный признак – признак, проявляющийся в гомозиготе.

Рецессивный признак – признак, не проявляющийся в гомозиготе.

Урок №2, 3

Законы Г.Менделя

1. Правило единообразия гибридов первого поколения.

Во время моногибридного скрещивания в первом поколении гибридов всегда проявлялся только один из двух альтернативных признаков; второй признак не проявлялся, он был в подавленном состоянии. Все первое поколение было одинаковым. Отсюда правило единообразия гибридов первого поколения: у гибридов первого поколения проявляются только доминантные признаки – оно фенотипически единообразно.

1. I Закон Менделя

Гибриды первого поколения F₁ при дальнейшем размножении (самоопылении) дают расщепление по альтернативным признакам, в их потомстве F₂ появляются особи с рецессивными признаками, составляющие приблизительно четвертую часть от всего числа потомков (3:1).

Закон расщепления: во время скрещивания гибридов первого поколения происходит расщепление признаков в отношении 3:1 – образуются две фенотипические группы.

1. ІІ Закон Менделя.

При дигибридном скрещивании каждая пара признаков наследуется независимо друг от других. Гибриды образуют 4 фенотипические группы в характерном отношении 9:3:3:1.

Закон независимого распределения генов: при ди- или полигибридном скрещивании расщепление состояний каждого признака у потомков происходит независимо от других.

Урок №4-5

Явление сцепленного наследования

Независимое расщепление во время дигибридного скрещивания происходит в том случае, когда гены, принадлежащие разным аллелям, расположены в разных парах гомологичных хромосом. Закономерность наследования неаллельных генов, расположенных в одной хромосоме, была изучена Т. .Морганом. Он установил, что гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются вместе, образуя группу сцепления. Количество групп сцепления у организмов определенного вида равняется количеству хромосом в гаплоидном наборе. Однако сцепление генов может нарушаться в мейозе во время кроссинговера – при перекрещивании хромосом и обмене участками.

Закономерности кроссинговера.

Сила сцепления между двумя генами, расположенными в одной хромосоме, обратно пропорциональна расстоянию между ними

Частота кроссинговера между двумя сцепленными генами представляет собой относительно постоянную величину для каждой конкретной пары генов.

Основные положения хромосомной теории наследственности (Т.Морган, 1911-1926 гг.)

1. Гены расположены вдоль хромосом в линейном порядке

2. Каждый ген занимает в хромосоме определенный участок (локус), аллельные гены занимают одинаковые локусы гомологичных хромосом

3. Все гены одной хромосомы образуют группу сцепления, благодаря чему происходит сцепленное наследование некоторых признаков; сила сцепления между двумя генами обратно пропорциональна расстоянию между ними

4. Сцепление между генами, расположенными в одной хромосоме, нарушается вследствие кроссинговера, при котором гомологичные хромосомы обмениваются участками

5. Каждый биологический вид характеризуется определенным кариотипом

Урок №7

Генетика пола

Пол, особи, которого имеют одинаковые половые хромосомы, называют гомогаметным. При образовании гамет все они имеют одинаковые половые хромосомы.

Пол, у особей которого половые хромосомы разные, называется гетерогаметным. Гаметы этих особей отличаются половыми хромосомами и образуются в равном соотношении.

Признаки, гены которых локализованы в половых хромосомах, называются сцепленными с полом.

Х- и Y- хромосомы имеют общие гомологичные участки. В этих участках локализованы гены, определяющие признаки, которые т одинаково как у мужчин, так и у женщин. Кроме гомологичных участков, Х- и Y-хромосомы имеют негомологичные участки. Х-хромосома имеет локусы, отсутствующие в Y-хромосоме. Если в таком локусе расположен рецессивный аллель, обуславливающий генетическое заболевание (например, гемофилию, дальтонизм), то гетерозиготная женщина будет здоровой, а гомозиготный мужчина – больным.

Урок №9

Модификационная изменчивость

Разнообразие фенотипов, возникающих у организмов под влиянием условий среды, называют модификационной изменчивостью. Она не вызывает изменений генотипа, при этом один и тот же генотип проявляется в разных фенотипах. Модификационные изменения играют исключительно важ­ную роль в жизни организмов, обеспечивая, как правило, их приспособления к меняющимся условиям среды обитания.

Внешние условия оказывают огромное влияние на форми­рование всех признаков и свойств развивающегося организма. Например, у дрозофилы мутация «зачаточные крылья» в зависимости от температуры проявляется в форме различных модификаций по размерам крыла. При температуре 14°С крылья отсутствуют, при температуре, близкой к 31°С, они имеют нормальные размеры.

Наглядно проявляется реакция генотипа на изменения условий окружающей среды у стрелолиста, в зависимости от условий развития: наземного, подводного или при частичном погружении в воду.

Наблюдения и опыты показывают, что генотип любого растения нельзя характеризовать какой-то одной формой проявления, т. е. одним фенотипом.

Модификационная изменчивость встречается у всех организмов, независимо от способов размножения, видовой принадлежности и разнообразия условиях окружающей среды. Процесс развития каждого признака или свойства организма протекает при различающихся внешних условиях. Поэтому наследственность любого признака или свойства всегда протекает в форме различных модификаций.

Модификационная изменчивость изучается при помощи методов математической (вариационной) статистики. Она характеризуется вариационным рядом (графически изобра­жается вариационной кривой). Средняя величина вариацион­ного ряда является как бы точкой его равновесия. Все вариации, вызванные действием внешних условий, если они не изменяют генотип, «укладываются» в норму его реакции.

Наследственная (генотипическая) изменчивость.

Генотипическая изменчивость слагается из мутационной и комбинативной изменчивости.

Комбинативная изменчивость играет важную роль в эволюции, так как она дает новые сочетания приспособи­тельных признаков, которые возникают при скрещивании. Кроме того, комбинативная изменчивость широко исполь­зуется в селекции для улучшения и выведения новых пород животных, сортов с/х растений и штаммов микроорганизмов.

В основе комбинативной изменчивости лежит половое размножение организмов. В результате мейоза и случайного сочетания гамет при оплодотворении у потомков возникает огромное разнообразие генотипов и фенотипов. Поэтому, даже среди ближайших родственников нельзя найти двух абсо­лютно одинаковых (исключение однояйцевые близнецы).

В основе комбинативной изменчивости лежат процессы:

а) независимое распределение хромосом в мейозе и их случайное сочетание при оплодотворении;

б) кроссинговер хромосом и рекомбинация генов;

в) случайная встреча гамет при оплодотворении.

Мутационная изменчивость.

Термин мутация был впервые предложен голландским ученым Г. де Фризом. Мутацией он 1назвал явление скачкообразного, прерывистого изменения признака.

Мутации могут возникать в соматических и генеративных клетках. Механизм возникновения таких мутаций одинаков. Однако ценность их различна. Мутации, возникающие в соматических клетках, не наследуются. Поэтому они имеют значение для организмов, размножающихся бесполым способом. По характеру изменений генотипа различают; генные мутации, внутри- и межхромосомные перестройки, геномные и цитоплазматические мутации.

Генные мутации. Генные, или точковые мутации - цитоло­гически невидимые изменения в молекуле ДНК, встречаются у всех органических форм.

Мутация может быть связана с выпадением отдельных нуклеотидов, удвоением их, или заменой оснований. Важно при этом подчеркнуть, что генные мутации приводят к
образованию новых аллелей, что имеет важное эволюционное значение. Генные мутации следует рассматривать как результат «ошибок», возникающих в процессе удвоения молекул ДНК. Мутация каждого отдельного гена – событие весьма редкое. Новая мутация отдельного гена возникает с частотой 1 на 100000-1000000 гамет. Однако у каждого вида организмов имеется много генов, и постоянно идет естествен­ный мутационный процесс. Мутации способны накапли­ваться в генотипах. Поэтому у всех видов организмов в гено­типах содержится значительное количество генных Мутаций в рецессивном состоянии. .

Исследования последних лет показали, что мутировать, могут все гены» составляющие генотип данного организма. Показано также, что подавляющее большинство мутаций являются вредными или нейтральными. Полезные мутации возникают редко, однако они поддерживаются естественным отбором, накапливаются в популяциях, т. к. имеют преиму­щество перед другими особями популяции и тем самым-оказываются полезными для существования и процветания вида.

Хромосомные перестройки или аберрации -_ играют важную роль в эволюции генотипа, представляя механизм перекомбинации генного материала как внутри хромосом, так и между негомологичными хромосомами.

Различают внутри- и межхромосомные изменения. К внутрихромосомным относят:

— хромосомные мутации, связанные с утратой концевого или внутреннего участка хромосомы (делеции);

- удвоение участка хромосомы (дупликации);

- поворот небольшого участка хромосомы на 180° (инвер­сии).

К межхромосомным изменениям относят транслокации - обмен участками хромосом между негомологичными хромосомами.

Причины возникновения хромосомных перестроек различны. К ним относятся возраст родителей и физиологи­ческое состояние организма.

Геномные мутации связаны с изменением числа хромосом. Наиболее распространенным типом геномных мутаций является полиплоидия - кратное увеличение или уменьшение числа хромосом относительно гаплоидного набора.

Различают также гетероплоидию или анеуплоидию - увеличение или уменьшение числа хромосом относительно диплоидного набора (например, 2п + 1, 2п - 1). У поли­плоидных организмов гаплоидный набор (n) хромосом в клетках повторяется не два раза, а 3-4-6 раз, и тогда такие организмы соответственно называют триплоиды, тетраплоиды, гексаплоиды и т. д.

Полиплоидия широко представлена у растений. Это связано с тем, что у них широко распространены: самоопы­ление, апомиксис и вегетативное размножение.

Роль полиплоидии в эволюции животных мала. Она наблюдается почти исключительно у форм, размножаю­щихся бесполым путем или партеногенетически. Формам же с половым размножением она не свойственна.