Сцепленное наследование признаков. Лабораторная работа № 5 «Изучение результатов моногибридного и дигибридного скрещивания у дрозофилы на готовых микропрепаратах»
В 1906 году Реджинальд Пеннет и Уильям Бетсон, проводя скрещивание душистого горошка и анализируя наследование нескольких признаков, формы пыльцы и окраски цветков, обнаружили , что эти признаки не дают независимого распределения в потомстве в соотношении 3 : 1. Гибриды всегда повторяли признаки родительских форм. Стало ясно, что не для всех признаков характерно независимое распределение в потомстве и свободное комбинирование.
Дело в том, что ген формы пыльцы и ген окраски цветка лежат в одной хромосоме. Признаков в организме значительно больше, чем хромосом в которых эти признаки локализованы. Следовательно, каждая хромосома несёт не один ген, а целую группу генов, отвечающих за развитие разных признаков.
Изучением наследования разных признаков, гены которых локализованы в одной хромосоме занимался Томас Морган, он предложил закон сцепленного наследования:
Гены, которые находятся в одной хромосоме, при мейозе попадают в одну гамету, то есть наследуются сцеплено.
Это означает, что между генами находящимися в одной хромосоме, возникают силы сцепления. То есть силы взаимодействия.
И чем ближе эти гены , тем сильнее взаимодействие. Если Мендель проводил свои эксперименты на горохе, то для Моргана основным объектом стала мушка Дрозофила фруктовая. У которой присутствует диплоидный набор из 8 хромосом.
Небольшие размеры, короткий жизненный цикл и простота культивирования позволяют использовать ряд видов дрозофил как образцовые объекты для генетических исследований. Самец и самка внешне хорошо различимы. У самца брюшко меньше и темнее. Дрозофила фруктовая – наиболее важный для науки вид дрозофил . Главными её характеристиками как модельного объекта, является малое число хромосом. Дрозофила каждые 2 недели при температуре 25 градусов цельсия достаточно легко размножается в пробирках и даёт многочисленное потомство.
Одним из первых экспериментов Томаса Моргана по изучению сцепленного наследования был опыт: скрещивали мушку дрозофилу с серым телом и нормальными крыльями с мушкой, имеющей тёмную окраску тела и зачаточные крылья.
В первом поколении Морган получил гибриды , которые имели серое тело и нормальные крылья. Далее при скрещивании 2х гетерозигот с серым телом и длинными крыльями в первом поколение получается 2 фенотипических класса организмов: имеющие светлое тело и нормальные крылья и серое тело с зачаточными крыльями. Тоесть , расщепление идёт на 2 класса, а не на 4 как при дигибридном скрещивании Менделя.
Два потому, что гены окраски тела и длины крыльев сцеплены в хромосоме.
А – серое тело АВ ав
а – рецес черное тело АВ ав
В - развитие длинных крыльев
в – зачаточные крылья
Символы записываются не рядом, а как бы друг над другом с двумя черточками.
Черточки – условное обозначение хромосом. В Ф1 первом поколении организм гетерозиготен по обеим генам, но при образовании гамет эта гетерозиготность не даёт всех возможных комбинаций, т е родительские гены остаются связаны и гаметы образуются 2х видов.
Ф1 АВ
ав гаметы АВ ав
Ф2 АВ АВ ав
АВ ав ав При взаимодействии гамет в потомстве возникают всего 3 вида генотипических класса потомков.
Морган исследуя наследование сцепленных генов, обнаружил, что существую нарушения этого правила по дигибридному скрещиванию Менделя.
Он провёл анализирующее скрещивание. Взял дигетерозиготную особь , которая получилась при скрещивании в первом поколении, и скрестил её с черной мушкой с зачаточными крыльями, т е оба рецессивных признака. Получился необычный результат. Морган рассуждал, если гены окраски крыльев и формы тела локализованы в одной хромосоме, то при данном скрещивании должны были получиться 2 группы особей , повторяющие признаки родительских форм. Так как материнский организм должен был образовывать гаметы только двух типов: АВ ав , а отцовский – один тип ав.
Следовательно в потомстве должны образоваться две группы особей, имеющих генотип
АВ//ав и ав//ав
Но в потомстве появляются особи, пусть и в незначительном количестве АВ//ав ав//ав Ав//ав аВ//ав
С перекомбинированными признаками , т е имеющие генотип Ав//ав аВ//ав
В потомстве явно преобладали особи с признаками родительских форм 41,5% были серые длиннокрылые, 41,5% черные с зачаточными крыльями. И только незначительная часть мушек имела другое сочетание признаков 8, % светлое с зачаточными крыльями и 8, 5 % тёмное с нормальными крыльями.
Такие результаты могли быть получены только в том случае, если гены, отвечающие за окраску тела и длину крыльев находятся в одной хромосоме. Для того,. Чтобы объяснить это нужно вспомнить механизм образования половых клеток – МЕЙОЗ.
В профазе первого мейотического деления гомологичные (идентичные) хромосомы одной пары конъюгируют - сближаются- и могут разрываться в месте контакта. В этот момент между ними может произойти обмен участками - кроссинговер.
КРОССИНГОВЕР – перекрёст – процесс обмена участками гомологичных хромосом во время конъюгации в профазе первого мейоза.
В результате образуются КРОССОВЕРНЫЕ гаметы. Организмы, образованные в результате слияния кроссоверных гамет называются РЕКОМБИНАНТНЫМИ.
Так , в результате кроссинговера происходит обмен участками хромосом между генами А и В, появляются варианты аВ и Ав. И как следствие в потомстве образуются 4 группы фенотипов как при свободном комбинировании генов.
Кроссинговер происходит не после каждой конъюгации и определить в каких участках он произойдёт достаточно сложно. В ходе эксперимента Томасу Моргану удалось доказать, что частота кроссинговера между генами прямо пропорциональна расстоянию между ними в хромосоме.
Т е , чем дальше гены находятся в хромосоме друг от друга, тем чаще между ними происходит кроссинговер.
Существует понятие ПОЛНОГО и НЕПОЛНОГО сцепления.
Неполное сцепление – это разновидность сцепленного наследования, при котором гены анализируемых признаков располагаются на некотором расстоянии друг от друга, что делает возможным кроссинговер между ними.
Полное сцепление – это разновидность сцепленного наследования при котором гены анализируемых признаков располагаются так близко друг к другу, что кроссинговер между ними становится невозможным.
Это открытие позволило Томасу Моргану разработать метод, который позволяет построить ХРОМОСОМНЫЕ КАРТЫ - Это графическое изображение хромосомы , на котором определённые ЛОКУСЫ (гены) отмечены соответственно расстоянию между ними.
Хромосомные карты составляют при помощи генетического анализа, который позволяет точно определить положение в хромосоме любого гена.
ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ
Изучение Морганом наследования родительских признаков гибридами дрозофиллы показало, что число групп сцепленного наследования было равным количеству пар гомологичных хромосом. Например, у человека 46 хромосом, т е 23 группы сцепления, у дрозофилы 8 хромосом - групп сцепления - 4.
На этом основании был сделан вывод о строгой локализации конкретных генов в определённых парах хромосом.
Возникновение кроссоверных ( рекомбинантных) особей дрозофилы можно было объяснить только линейным расположением генов и их обменом при кроссинговере в профазе 1го мейоза.
Томас Морган обосновал хромосомную теорию наследственности , согласно этой теории Передача наследственной информации связана с хромосомами в которых линейно, в определённой последовательности, локализованы гены.
Именно хромосомы представляют собой материальную основу наследственности.
Формированию хромосомной теории способствовали данные полученные при изучении генетики пола , когда были установлены различия в наборе хромосом у организмов различных полов.
Хромосомная теория наследственности сформулирована в 1911 году американским ученым Томасом Морганом. Её сущность заключается в следующем:
- основным материальным носителем наследственности являются хромосомы с локализоованными в них генами.
- гены в хромосомах расположены линейно, каждый ген имеет определённое место (локус) в хромосоме
- гены, расположенные в одной хромосоме , образуют группу сцепления и наследуются совместно
- число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом у гомогаметных особей и n+1 у гетерогаметных особей
- между гомологичными хромосомами может происходить обмен участками (кроссинговер), в результате кроссинговера возникают гаметы , хромосомы которых содержат новые комбинации генов.
- сцепление генов может нарушаться в результате кроссинговера
- частота кроссинговера между гомологичными хромосомами зависит от расстояния между генами, локализованными в одной хромосоме . Чем это расстояние больше, тем выше частота кроссинговера.
Значение этой теории заключается в том, что она дала объяснение законам Менделя, вскрыла цитологические основы наследования признаков и генетические основы теории естественного отбора.
В каждой хромосоме содержится большое количество геенов. Гены, которые находятся в одной хромосоме , при мейозе попадают в одну гамету, то есть наследуются сцепленно. Поэтому гены, входящие в группу сцепления не подчиняются третьему закону Менделя о независимом наследовании признаков. Число таких групп наследования в клетках организмов равно числу пар хромосом, т е их гаплоидному набору
Сила сцепления между генами зависит от расстояния между ними. Чем дальше гены располагаются друг от друга, тем выше частота кроссинговера и наоборот.
https://www.youtube.com/watch?v=sjNtwKd5Gx0 инфоурок Сцепленное наследование признаков.
Лабораторная работа № 5
«Изучение результатов моногибридного и дигибридного скрещивания у дрозофилы на готовых микропрепаратах»
Цель работы: научиться составлять простейшие схемы на моногибридное и дигибридное скрещивание, изучить алгоритм решения генетических задач, решить генетические задачи на применение основных законов наследования
Оборудование: информационные источники, схемы и рисунки
Ход работы
Решая любую задачу по генетике, необходимо придерживаться следующего алгоритма:
- Прочитать условие задачи от начала до конца.
- Перевести данные задачи в генетические символы.
- Записать условие задачи в краткой форме.
- Осуществить решение, опираясь на соответствующую закономерность.
- Прочитать условие задачи еще раз и сверить с решением, то ли найдено.
- Написать ответ в согласии с условием задачи.
Пример:
Р Aa x Aa
G (A) (a) (A) (a)
F1 AA; Aa; Aa; aa
Задача 1. Известно, что ген чёрной окраски крупного рогатого скота доминирует над геном красной окраски. Какое потомство можно ожидать от скрещивания чёрного гомозиготного быка с красной коровой?
Задача 2. У кареглазого мужчины и голубоглазой женщина родились три кареглазые девочки и один голубоглазый мальчик. Ген карих глаз доминантный. Каковы генотипы родителей и детей.
Задача 3. Какие группы крови могут быть у детей, если у обоих родителей IV группа крови?
Задача 4. Гибридные абрикосы получены в результате опыления красноплодных растений нормального роста с пыльцой желтоплодных карликовых растений. Известно, что красный цвет плодов – доминантный признак; желтый – рецессивный; нормальный рост – доминантный; карликовость – рецессивный. Все исходные растения гомозиготны: гены обоих признаков находятся в разных хромосомах. Какими признаками будут обладать гибридные абрикосы?
Вывод
|