V . Объяснение нового материала

Вопрос 1.Генетика-наука о наследственности и изменчивости.

Генетика – наука о закономерностях наследственности и изменчивости живых организмов.

Хочу обратить ваше внимание на слово «закономерностях». От какого слова оно образовано? (Закон) Правильно, в генетике существуют законы, которыми руководствуются такие важные свойства организма, как наследственность и изменчивость. И по-другому быть просто не может!!!

ü А что же такое наследственность? Как вы понимаете этот термин? (Наследственность – это способность живых организмов передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение.)  Мы с вами знаем, что благодаря наследственности появившийся на свет зайчонок будет такой как его родители, а кактус – таким же, как то, от которого мы его пересадили. Мы с вами также наследуем признаки от своих отцов и матерей, а наши дети унаследуют их от нас. 

ü Что такое изменчивость? (Изменчивость – способность живых организмов приобретать новые признаки и свойства в процессе индивидуального развития)

Наследственность обеспечивает материальную и функциональную преемственность между поколениями, сохраняя определенный порядок в природе. Основными структурами, которые обеспечивают материальную основу наследственности, являются хромосомы. Строго говоря, мы наследуем не свойства, а генетическую информацию. Материальная преемственность между поколениями в сходстве родителей и потомков по морфологическим, биологическим, анатомическим признакам. А функциональная преемственность заключается в сходстве инстинктов в поведении родителей и потомков.

– Что служит элементарной структурной единицей наследственности? (ГЕН)

– А что такое ген? (Участок ДНК, определяющий наследственные признаки организмов.) Ген кодирует первичную структуру молекулы белка, РНК определённого типа или же взаимодействует с регуляторным белком.

- Какие наследственные признаки вы знаете?

Аллель – различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяющие альтернативные варианты развития одного и того же признака.

- Как вы понимаете слово «альтернативные»? (Взаимоисключающие, контрастные)

Задание: назвать альтернативные признаки к имеющимся.

Для растений	Низкий рост – высокий Белые цветки – розовые Гладкие семена - морщинистые
Для животных	Гладкая шерсть – мохнатая Тёмная окраска - светлая
Для человека	Карие глаза – голубые Тёмные волосы – светлые Прямые волосы – кудрявые

 

 

– А что такое генотип? (Это сумма всех генов организма, т.е. совокупность всех наследственных задатков).

– А что, по-вашему, называется фенотипом?

(ФЕНОТИП – совокупность свойств и признаков организма, которые являются результатом взаимодействия генотипа особи и окружающей среды)

Вопрос 2.Моногибридное и дигибридное скрещивание

Становление науки генетики связано с именем Грегора Менделя. Грегор Мендель родился 22 июля 1822 г. в семье крестьянина в небольшой деревушке на территории современной Чехии. Мальчик отличался незаурядными способностями, и оценки в школе ему выставляли лишь превосходные. Родители мечтали вывести своего сына «в люди», дать ему хорошее образование. Мальчик окончил гимназию, затем двугодичные философские курсы. Чуть позже Мендель поступил в монастырь в г. Брно, где принял духовный сан. Именно в стенах этого монастыря на протяжении долгих восьми лет Грегор Мендель и ставил свои эксперименты.

Необходимо добавить, что Мендель очень удачно выбрал объект для своих опытов - горох посевной.

Ø имеет короткий жизненный цикл;

Ø большое количество потомков;

Ø наличие альтернативных признаков (окраска венчика цветка, семян, форма семени, окраска боба);

Ø - возможность создавать чистые линии т.к. является строгим самоопылителем.

                 О горохе даже слагались стихи, вот одно из них.

Вот кто поработал во славу науки - горох!

Зеленых и желтых цветков для неё, не жалея,

Вот кто для генетики мок под дождями и сох

Под ветром, кого увлекала и грела идея!

И, пышный, цеплялся, и, цепкий, по палочке полз,

Стараясь для Грегора признак явить доминантный.

Вот кто в беспросветном сцепленье зацепок и лоз

В наследственность верил и гибко считал варианты.

И ежели друга найти в поколенье другом

Не смог, не печалься, быть может, найдешь его

Средь желтых цветов стебелёк, зацепив рукавом,

Заметишь зеленый, обласкан приветствием этим.                           А.Кушнер

В 1865 году Г. Мендель сформулировал основные законы наследственности в своей монографии «Опыты над растительными гибридами» и выступил с ней на научной конференции перед всем научным светом того времени. Но законы наследования признаков, установленные Г. Менделем, опередили своё время. И эта работа была не замечена и не принята научным миром. Умер Грегор Мендель 6 января 1884 года, настоятелем того монастыря, где вёл свои опыты с горохом. Не замеченный современниками, Мендель, тем не менее, нисколько не поколебался в своей правоте. Он говорил: «Моё время ещё придёт». Эти слова начертаны на его памятнике, установленном перед монастырским садиком.

И он не ошибся. Через 35 лет работы Менделя были оценены по достоинству. Официальной датой рождения генетики принято считать весну 1900 года, когда независимо друг от друга Гуго де Фриз, Карл Корринс, Эрих Чермак переоткрыли законы Менделя. Результаты работ этих учёных доказали правильность закономерностей, установленных в своё время Г. Менделем. Они честно признали его первенство в это вопросе и присвоили этим закономерностям имя Менделя.

Моногибридное скрещивание. Первый закон Менделя или Закон единообразия гибридов первого поколения

В опытах Менделя при скрещивании сортов гороха, которые имели желтые и зеленые семена, все потомство (т.е. гибриды первого поколения) оказалось с желтым семенами. При этом не имело значения, из какого именно семена (желтого или зеленого) выросли материнские (отцовские) растения. Итак, оба родителя в равной степени способны передавать свои признаки потомству.
Аналогичные результаты были обнаружены и в опытах, в которых во внимание брались другие признаки. Так, при скрещивании растений с гладкими и морщинистым семенами все потомство имело гладкие семена. При скрещивании растений с пурпурными и белыми цветками у всех гибридов оказались лишь пурпурные лепестки цветков и т. д.
Обнаруженная закономерность получила название первый закон Менделя, или закон единообразия гибридов первого поколения. Состояние (аллель) признака, проявляющегося в первом поколении, получило название доминантного, а состояние (аллель), которое в первом поколении гибридов не проявляется, называется рецессивным. «Задатки» признаков (по современной терминологии - гены) Г. Мендель предложил обозначать буквами латинского алфавита. Состояния, принадлежащие к одной паре признаков, обозначают одной и той же буквой, но доминантный аллель - большой, а рецессивный - маленькой.

Итак, на основании этого опыта Мендель сформулировал свой первый закон скрещивания. Попробуем сформулировать его сами по плану:

1. Какие организмы скрещиваются (гомо зиготы или гетеро зиготы)? (Гомозиготные).

2. Какие признаки организмов (гороха) рассматриваются? (Альтернативные).

3. Какие организмы получаются в F1 по генотипу и фенотипу? (Единообразные).

 

Этот закон был назван законом доминирования или законом единообразия.

 (При скрещивании гомозиготных родителей в первом поколении проявляется только доминантный признак, поэтому все особи единообразны по фенотипу и генотипу).

После скрещивания потомков первого поколения между собой происходит расщепление в полном доминировании.

Второй закон Менделяили закон расщепления можно сформулировать следующим образом:

При скрещивании двух потомков первого поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении F2 наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.

При скрещивании гетерозиготных гибридов первого поколения между собой (самоопыления или родственное скрещивание) во втором поколении появляются особи как с доминантными, так и с рецессивными состояниями признаков, т.е. возникает расщепление, или закон расщепления, которое происходит в определенных отношениях Эта закономерность получила название второго закона Менделя, или закона расщепления.
Согласно этому закону и используя современную терминологию, можно сделать следующие выводы:

а) аллели гена, находясь в гетерозиготном состоянии, не изменяют структуру друг друга;
б) при созревании гамет у гибридов образуется примерно одинаковое число гамет с доминантными и рецессивными аллелями;

в) при оплодотворении мужские и женские гаметы, несущие доминантные и рецессивные аллели, свободно комбинируются.
По внешнему виду (фенотипу) особи АА и Аа не отличаются, поэтому расщепление выходит в соотношении 3:1. По генотипу особи распределяются в соотношении 1АА:2Аа: аа. Понятно, что если от каждой группы особей второго поколения получать потомство только самоопылением, то первая (АА) и последняя (аа) группы (они гомозиготные) будут давать только однообразное потомство (без расщепления), а гетерозиготные (Аа) формы будут давать расщепление в соотношении 3:1.
Таким образом, второй закон Менделя, или закон расщепления, формулируется так: при скрещивании двух гибридов первого поколения, которые анализируются по одной альтернативной паре состояний признака, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 и по генотипу в соотношении 1:2:1.

Третий закон Менделя, или закон независимого наследования признаков.

 При скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании).

Изучая расщепления при дегибридном скрещивании, Мендель обратил внимание на следующее обстоятельство. При скрещивании растений с желтыми гладкими (ААВВ) и зелеными морщинистыми (ааbb) семенами во втором поколении появлялись новые комбинации признаков: желтые морщинистое (Ааbb) и зеленые гладкие (ааВb), которые не встречались в исходных формах. Из этого наблюдения Мендель сделал вывод, что расщепление по каждой признаку происходит независимо от второго признака. В этом примере форма семян наследовалась независимо от их окраски. Эта закономерность получила название третьего закона Менделя, или закона независимого распределения генов.
Закон независимого наследования (третий закон Менделя)

Третий закон Менделя формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по двум (или более) признаках, во втором поколении наблюдаются независимое наследование и комбинирование состояний признаков, если гены, которые их определяют, расположенные в разных парах хромосом. Это возможно потому, что во время мейоза распределение (комбинирования) хромосом в половых клетках при их созревании идет независимо и может привести к появлению потомства с комбинацией признаков, отличных от родительских и прародительский особей.
Для записи скрещиваний нередко используют специальные решетки, которые предложил английский генетик Пеннет (решетка Пеннета). Ими удобно пользоваться при анализе полигибридных скрещиваний. Принцип построения решетки состоит в том, что сверху по горизонтали записывают гаметы отцовской особи, слева по вертикали - гаметы материнской особи, в местах пересечения - вероятные генотипы потомства.

Вопрос 3. Решение задач.

Моногибридное скрещивание

Задача 1 Скрестили гомозиготное растение гороха с желтыми семенами с таким же растением, имеющим зеленые семена. Найти F₁ F_2, зная, что желтый цвет является доминантным.

Дано:

А – ген, отвечающий за желтый цвет
а – ген, отвечающий за зеленый цвет
– аа
– АА

Определить генотип F_1,2 -?

Решение:

Р: AА х аа

Гаметы: А а

F _{1 -}   Аа Ф -100%; Г -Аа -100%

F₂ = F_{1 X} F₁

 Р ₁ Aa х Аа

Гаметы: А,а А,а

F₂   - АА, Аа, Аа, аа

 по Ф- 3:1 или 75%: 25%;

 по Г – 1АА: 2Аа:1 аа или 25%:50%:25%

 

Алгоритм действий:
1) Сначала запишем кратко условие задачи.

Дано:

А – ген, отвечающий за желтый цвет
а – ген, отвечающий за зеленый цвет
– аа
– АА

Определить генотип F_1,2 -?

2) Справа от условия задачи запишем генотипы родителей.

По условию задачи оба родителя гомозиготны, один по рецессивному признаку, другой –по доминантному.

Р: AА х аа

Зная генотипы родителей, можно определить, какие типы гамет у них образуются.

3) Разводим на гаметы:

· у матери образуются гаметы типа – А,

· у отца – типа – а.

При записи гамет необходимо помнить:

· каждая гамета получает гаплоидный (одинарный) набор хромосом (генов)

· все гены лежат в гаметах

· в каждую гамету попадает только одна гомологичная хромосома из каждой пары, т.е. только один ген из каждой аллели

· потомок F получает одну гомологичную хромосому (один аллельный ген) от отца, а другой от матери

 

4) Производим скрещивание

Мы не знаем, какая яйцеклетка сольется со сперматозоидом при оплодотворении, но так как женская особь образует только гаметы типа А, мужская – гаметы типа а, поэтому при их слиянии в любом случае образуется гетерозиготная особь по данному признаку, ее генотип - Аа

5) Записываем результат скрещивания

F₁   - Аа, т.е. гибриды первого поколения F₁   единообразны как по генотипу, так и по фенотипу- все растения в первом поколении имеют желтые семена. Ф-100%; Г -Аа -100%

Это 1 закон Менделя- «закон доминирования, или единообразия гибридов 1 поколения»- при моногибридном скрещивании гомозиготных особей гибриды первого поколения единообразны как по фенотипу, так и по генотипу

6) Для того, чтобы найти F_2, нужно скрестить между собой гибриды первого поколения

F₂ = F_{1 X} F₁

 Р ₁ Aa х Аа

7) Разводим на гаметы:

Так как обе особи гетерозиготы, у них образуются два типа гамет – А, а

 8) Производим скрещивание всех гамет в следующей очередности:

· женская гамета, содержащая ген желтого цвета А, сливается по очереди со сперматозоидом, содержащим тоже А, образуется гомозиготная особь АА;

 затем со сперматозоидом, содержащим ген зеленого цвета - а - образуется гетерозиготная особь –Аа;

 

· женская гамета, содержащая ген зеленого цвета- а, сливается по очереди со сперматозоидом, содержащим ген желтого цвета - А, образуется гетерозиготная особь Аа;

 затем со сперматозоидом, содержащим ген зеленого цвета а - образуется гомозиготная особь –аа;

9) Записываем результат.

В результате этого скрещивания образуются гибриды второго поколения со следующим генотипом F₂   - АА, Аа, Аа, аа

  т.е. во 2 поколении произошло расщепление:

 по Ф- 3:1 (3- желтый цвет, 1- зеленый цвет) или 75%: 25%;

 по Г – 1АА:2Аа:1 аа или 25%:50%:25%

Это 2 закон Менделя- «закон расщепления»- при моногибридном скрещивании во втором поколении гибридов наблюдается расщепление признаков в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 – по генотипу

Дигибридное скрещивание