Краткий конспект "I и II законы Г. Менделя. Анализирующее скрещивание" с проблемными ситуациями

Приложение 1

Краткое содержание темы занятия

Тема 4.1. I и II законы Г. Менделя. Анализирующее скрещивание

Генетика – наука о наследственности и изменчивости.

Наследственностью называется свойство организмов повторять в ряду поколений сходные признаки. Сохраняются и передаются не сами признаки, а генетическая информация о признаках, закодированная в ДНК. Редупликация молекул ДНК является основой наследственности. Наследственность объясняет сохранение видов во времени и пространстве.

Изменчивость – явление противоположное наследственности и заключается в изменении наследственных задатков.

Возникает изменчивость под влиянием внешней среды (мутации) и в результате комбинативной изменчивости.

Новые свойства организма проявляются только благодаря изменчивости, но она лишь тогда играет роль в эволюции, когда появившиеся изменения сохраняются в последующих поколениях, т.е. наследуются.

Этапы развития генетики

I этап характеризуется изучением наследственности на уровне организмов.

Ознаменовался открытием Г. Менделем законов наследования, которые отражены в его докладе "Опыты над растительными гибридами" (1865г).

Его законы не были поняты и только в 1900г. Тремя учеными: де Фриз (Голландия), Чермак (Австрия), Корренс (Германия) – были вновь переоткрыты независимо друг от друга, с этого года началось развитие генетики как науки.

II этап характеризуется изучением наследственности на клеточном уровне (цитогенетика).

1910-1911гг. Томас Морган установил, что хромосомы являются наследственным аппаратом; гены располагаются в хромосомах в линейном порядке, образуя группу сцепления. Эти положения являются основой хромосомной теории, созданной им.

III этап отражает достижения молекулярной биологии. Сформулирована теория: 1 ген – 1 фермент – 1 признак (Бидл, Татум,1948 г.). Все наши признаки определяются через синтез белков – гласит теория.

1944 год О. Эвери и др. выяснили, что ДНК отвечает за наследственность организмов.

1953 год Д. Уотсон и Ф. Крик создают структурную модель ДНК в форме двойной спирали.

1956 год А. Леван и Джо-Хин Тьо обнаружили 46 хромосом в клетках человека, что вызвало бурное развитие цитогенетики человека.

2000 год Проект Человеческий Геном – международный научно-исследовательский проект, расшифрована последовательность нуклеотидов молекулы ДНК.

Элементарными единицами наследственности являются гены. Место положения гена в хромосоме называется локусом.

В соматических клетках все хромосомы парные. Гены, находящиеся в одних и тех же локусах гомологичных хромосом, образуют аллель и называются аллельными. Следовательно, за один признак отвечает два гена (мать, отец).

Они могут комбинироваться самым различным образом:

А А Организм гомозиготный по доминантному признаку

Генотип АА

Фенотип – кареглазый

А а Организм гетерозиготный

Генотип Аа

Фенотип – кареглазый

а а Организм гомозиготный по рецессивному признаку

Генотип аа

Фенотип – светлоглазый

Организмы, у которых в гомологичных хромосомах одинаковые гены одного аллеля (АА, аа) называются гомозиготными, у которых разные (Аа) – гетерозиготные.

У гетерозиготных организмов чаще всего проявляется признак одного из аллельных генов.

Ген, признак которого проявляется в гетерозиготном состоянии, называется доминантным геном. Ген, действие которого подавлено в гетерозиготном состоянии, называется рецессивным геном и проявляется он только в гомозиготном состоянии (аа).

Генотип – совокупность генов организма в диплоидном наборе хромосом. Генотип определяет развитие данного организма.

Фенотип – результат взаимодействия всех генов организма друг с другом и различными факторами среды, совокупность всех признаков, присущих данному организму.

Гибридологический метод (метод скрещивания)

Законы Г. Менделя являются основой современной генетики. Он впервые доказал, что признаки не появляются вновь, а передаются из поколения в поколение. Он впервые использовал разработанный им метод, получивший название гибридологического анализа.

Положения:

1. Учитывается не весь комплекс признаков у родителей и гибридов, а анализируются альтернативные (взаимоисключающие) признаки.

2. Проводится точный количественный учет каждого признака.

3. Прослеживается не только I поколение от скрещивания, но и последующие.

Скрещивание, в котором родительские особи исследуются по одной наследственно отличающийся паре признаков (желтый-зеленый), называется моногибридным, по двум – дигибридным, по многим – полигибридным.

Правило чистоты гамет

Т.к. все хромосомы в соматических клетках парные, то и генотипическую формулу по одному признаку следует записывать двумя буквами АА, Аа, аа. Причем, один ген в паре отцовский, другой – материнский.

Половые же клетки (гаметы) имеют гаплоидный набор хромосом, т.е. непарный, т.к. при образовании половых клеток в процессе мейоза гомологичные хромосомы, образующие пары, расходятся в разные гаметы:

Генотип P: Аа

Гаметы G: А; а

Это явление Мендель назвал чистотой гамет, т.е. гамета имеет только один ген из пары аллельных.

Закон единообразия I поколения

Г. Мендель взял чистолинейный горох, дающий желтые семена и скрестил его с чистолинейным горохом, дающим зеленые семена:

P AA x aa

G А; а

F₁ Aa

^желтые

Гибриды I поколения оказались с желтыми семенами (фенотипически единообразные). Причем, в F₁ – проявился желтый цвет, следовательно, он доминантный.

При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре признаков, все потомство в I поколении единообразно по фенотипу (желтые) и по генотипу (Аа).

Закон расщепления

Мендель взял гибриды I поколения и скрестил их между собой:

F₁ Aа x Аa

G А, а; А, а

F₂ AА, Аа, Аа, аа

^{Желтый, желтый, желтый, зеленый}

При скрещивании двух гетерозиготных особей, т.е. гибридов I поколения, анализируемых по одной паре признаков в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу 3 : 1 по генотипу 1 (АА) : 2 (Аа) : 1 (аа).

Признаки, которые наследуются по законам Менделя, называются менделирующими. Все менделирующие признаки контролируются моногенно, т.е. одним геном.

Дигибридное скрещивание

Скрещивание, при котором родительские формы различаются по двум парам альтернативных признаков, носит название дигибридного.

Закон независимого наследования признаков

Г. Мендель взял два чистолинейных гороха различающихся по двум парам признаков: желтый гладкий (ААВВ) и зеленый морщинистый (аавв) и скрестил:

_{желтый гладкий зеленый морщинистый}

Р ♀ ААВВ х ♂ аавв

G АВ; ав

F₁ АаВв

_{желтый гладкий}

Все первое поколение, отвечая I закону Менделя оказалось единообразным – желтым гладким. Следовательно, эти признаки являются доминантными.

Затем он взял растения первого поколения и скрестил их:

F₁ ♀ АаВв х ♂ АаВв

G АB; Аb; аВ; аb; АВ; Аb; аВ; аb

F₂

Наследование по 1 признаку:

Цвет Форма

12 : 4 12 : 4

_{зеленых: желтых гладких : морщинистых}

3 : 1 3 : 1

Таким образом, III закон формулируется так: расщепление по каждой паре признаков, во втором поколении, идет независимо от других признаков в соотношении 3 : 1, комбинируясь во всевозможных сочетаниях, если аллели, определяющие их, располагаются в негомологичных хромосомах

При дигибридном скрещивании наблюдаются следующие особенности: в потомстве наблюдается 4 класса фенотипов:

9 частей желтых гладких (2 доминантных признака) – исходная (родительская) комбинация признаков;

3 части желтых морщинистых (1доминантный; 1рецессивный) – новая комбинация признаков;

3 части зеленых гладких (1рецессивный; 1доминантный) – новая комбинация признаков;

1 часть зеленых морщинистых (2 рецессивных признака) – исходная комбинация признаков.

Как видно, наследование по двум признакам идет в соотношении: 9 : 3 : 3 : 1.

Новые комбинации признаков возникли в результате независимого комбинирования генов во время мейоза при образовании гамет.

Для полигибридного скрещивания, в котором родительские особи различаются многими парами альтернативных признаков, характерны все закономерности, установленные Г. Менделем. При этом количество типов гамет можно рассчитать по формуле2ⁿ, где n – число аллельных пар.

Анализирующее скрещивание

Анализирующее моногибридное скрещивание

При полном доминировании, среди особей с доминантными признаками невозможно отличить гомозиготы (АА) от гетерозиготы (Аа), а в этом часто бывает необходимость, например, чтобы опредилить, чистопородна или гибридна данная особь. С этой целью проводят анализирующее скрещивание, при котором исследуемая особь с доминантными признаками (генотип которой неизвестен) скрещивается с рецессивной гомозиготой (аа) – генотип которой известен. Если потомство от этого скрещивания окажется единообразным, значит особь гомозиготна – АА:

Р ♀ АА х ♂ аа

G: Ā; а

F₁ Аа – единообразие

Если же в потомстве будет расщепление 1(50%):1(50%), то особь с доминантным признаком была гетерозиготна (Аа):

Р ♀ Аа х ♂ Аа

G Ā, а; Ā, а

F₁ АА; Аа; Аа; аа

Анализирующее дигибридное скрещивание

Если особь, обладающая доминантными признаками, гетерозиготна по двум парам признакам, то в потомстве наблюдается расщепление в соотношении 1:1:1:1

Р ♀ АаВв х ♂ аавв

G АB; Аb; аВ; аb; аb

Приложение 2

Проблемная ситуация (1)

Чешский естествоиспытатель Грегор Мендель в 1865 году, ничего не зная о генах и хромосомах, установил закономерности наследования признаков у некоторых сортов гороха, которые легли в основу современной генетики.

Что помогло Г. Менделю открыть свои знаменитые законы?

Что бы ответить на этот вопрос давайте посмотрим фрагмент учебного фильма: https://www.youtube.com/watch?v=ye0CYa6tWbQ

Проблемная ситуация (2)

У собак черный цвет шерсти доминирует над коричневым. Вы купили черную собаку, но ее точный генотип неизвестен.

Какие генотипы могут быть у собаки? Как определить генотип собаки?

Работа у магнитной доски по определению генотипов организмов, обладающих доминантным признаком.

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1.Биология: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования /

[Н. В. Чебышев, Г. Г. Гринева, Г. С. Гузикова и др.]; под редакцией академика Чебышева. – 9-е изд., – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 448 с.

2.Биология: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования/ [В. М. Константинов, А. Г. Резанов, Е. О. Фадеева; под ред. В. М. Константинова. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. 320 с.

Дополнительная:

1. Гребенник Л.А. Тесты по биологии: пособие для учащихся и абитуриентов /Л.А. Гребеник и др. Под ред. В.П. Иванова. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 283с.

2. Методические рекомендации к самостоятельной работе «Решение задач» для студентов медицинского колледжа стр. 20 -26. Автор: Смирнова З. М.

Интернет-ресурсы

1.Мультиурок сайты учителей

https://multiurok.ru/biogen/

2. Методическая служба. Электронные ресурсы по биологии

http://metodist.lbz.ru/iumk/biology/er.php

3. Мультиурок сайты учителей

https://multiurok.ru/biogen/

4. Вся биология – современная биология, научные обзоры, новости науки

http://www.sbio.info/