Взаимодействие неаллельных генов

КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ (схема)

 

	АВ	Аb	аВ	аb
АВ	ААВВ Диск.	ААВb Диск.	АаВВ Диск.	АаВb Диск.
Аb	ААВb Диск.	ААbb Сфер.	АаВb Диск.	Ааbb Сфер.
аB	АаВВ Диск.	АаВb Диск.	ааВВ Сфер.	ааВb Сфер.
аb	АаВb Диск.	Ааbb Сфер.	ааВb Сфер.	ааbb Удл.

 

ЭПИСТАЗ доминантный (схема)

 

 

 

 

 

 

ЭПИСТАЗ рецессивный (схема)

ПОЛИМЕРИЯ (схема)

 

ГРАФ ЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЛЕЛЬНЫХ И НЕАЛЕЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ И ДЕТРМИНАЦИЯ ПРИЗНАКОВ

____.____.20____

ЗАНЯТИЕ № 10

ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ. СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ. НАСЛЕДОВАНИЕ ПОЛА

 

Цель: Изучить нормальные процессы функционирования и распределения генетического материала на хромосомном уровне. Иметь представление о специфики наследственного материала и генетических процессов на субклеточном уровне, и, в частности – организации хромосом, их участия в хранении и распределении информации, что необходимо врачу для понимания как нормальных, так и патологических явлений, обусловленных закономерностями сцепленного наследования. Приобрести знания относительно сцепления генов, биологии и генетики пола.

 

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

(Проверка самостоятельной внеаудиторной работы)

Основные понятия и положения темы

 

1. Хромосома:

a. аутосома;

b. гетерохромосома;

c. политенная хромосома;

d. пуф;

e. тельце бара;

2. Ген:

a. локус;

b. сцепленные гены;

c. группа сцепления;

d. сила сцепления;

e. генетическая карта;

f. цитологическая карта;

g. кроссинговер;

h. голандрические гены;

3. Пол:

a. гемизиготность;

b. гомогаметность;

c. гетерогаметность;

d. бисексуальность;

e. интерсексуальность;

4. Хромосомная теория наследственности:

a. закон сцепленного наследования генов;

b. эксперименты Т.Моргана;

c. основные положения хромосомной теории наследственности;

d. наследование признаков, сцепленных с полом.

Дайте определение следующим терминам:

ХРОМОСОМА –
АУТОСОМАМА –
ГЕТЕРОХРОМОСОМЫ –
ПОЛИТЕННАЯ ХРОМОСОМА –
ПУФ –
ТЕЛЬЦЕ БАРРА –
ЛОКУС –
СЦЕПЛЕНИЕ ГЕНОВ –
КРОССИНГОВЕРУ –

 

Дайте понятия кроссинговеру и силе сцепления. В чем отличия и сходства между генетической и цитологической картами?

Какие гены называются голандрическими? В чем заключается гемизиготность, гомогаметность и гетерогаметность?

Раскройте закон сцепленного наследования генов и основные положения хромосомной теории наследственности.

 

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

 

ЗАДАЧА № 1

У томатов простое соцветие и незаостренный плод определяются доминантными сцепленными генами (сцепление полное). Одно из родительских растений имеет сложное соцветие и заостренный плод – рецессивные признаки, а второе—дигетерозиготное, причем известно, что получено оно от скрещивания между собой гомозиготных томатов. В потомстве получено 120 растений. Сколько из них будут иметь сложные соцветия и заострённые плоды?

Дано: Решение

S – простое соцветие; Сцепление генов у второго родительского растения

s – сложное соцветие; может быть только таким:

B – незаостренный плод; SB

b – заострённый плод; ══ (поскольку оно произошло от SSBB и ssbb)

sb

F₁ (ssbb) –? Следовательно, генетическая схема скрещивания

будет выглядеть так:

SB sb

sb SB В потомстве получим: F₁ ══ и ══ в соотношении

Р: ♀ ══ × ♂ ══ sb sb

sb sb 1:1, то есть растений с заостренными плодами и

сложными соцветиями 60 штук.

G:

 

SB sb

F₁: ══; ══

sb sb

 

Ответ: Растений ssbb – 60 растений.

 

ЗАДАЧА № 2

Гибридологический анализ показал, что фенотипические признаки окраски тела и строения крыльев у мухи дрозофилы наследуются сцепленно, однако сцепление не абсолютное. Серая окраска тела доминантна по отношению к черной, а нормальное строение крыльев – по отношению к зачаточным. В результате скрещивания дигетерозиготных самок с самцами, имеющими черное тело и зачаточные крылья, в потомстве появились следующие мухи: 1394 – серые с нормальными крыльями, 1418 – черные с зачаточными крыльями, 288 – серые с зачаточными, 287 – черные с нормальными. Определите генотипы родителей и потомков, рассчитайте расстояние между генами.

 

РЕШЕНИЕ

Анализ численного расщепления особей в потомстве указывает на то, что кроссоверными потомками являются серые с зачаточными крыльями и черные с нормальными. Генотип самцов может быть только aabb – гомозигота рецессивная, и они дают лишь один тип гамет – ab. Следовательно, всё генетическое и фенотипическое разнообразие потомков обусловлено некроссоверными и кроссоверными яйцеклетками. В потомстве намного больше мух серых с нормальными крыльями и черных с зачаточными, фенотипические радикалы которых соответственно: А-В- и aabb. Отсюда делаем вывод, что исходный вариант сцепления генов у самок – АВ и ab. Запишем генетическую схему.

 

Дано: Решение

А – серое тело (с.т.); AB ab

а – черное тело (ч.т.); P: ♀ ══ × ♂ ══

B – нормальные крылья (н.к.); ab ab

b – зачаточные крылья (з.к.);

G:

Р –?

F₁ –?

L_AB –? AB ab Ab aB

F₁: ══; ══; ══; ══

ab ab ab ab

 

 

Исходя из этой схемы, рассчитаем расстояние между генами А и В:

 

288 + 287 575

L_AB= ——————————— × 100 % = ——— × 100 % = 17 %

1394 + 1418 + 288 + 287 3387

 

 

L_AB= 17 % (17 морганид).

 

Ответ: Расстояние между генами — 17 морганид.

 

ЗАДАЧА № 2

Предположим, что гены А и В определяют те же признаки, что и в предыдущей задаче. Установлено, что генотип самки мухи дрозофилы –

Ab aB

══, а самца ══. При скрещивании этих особей получено 600 мух с разными

aB ab

фенотипами. Сколько из них будет серотелых с нормальными крыльями? А чернотелых с зачаточными крыльями? Расстояние между анализируемыми генами – 18 морганид.

 

Дано: Решение

А – серое тело (с.т.); Ab aB

а – черное тело (ч.т.); P: ♀ ══ × ♂ ══

B – нормальные крылья (н.к.); aB ab

b – зачаточные крылья (з.к.);

L_AB – 18 % G:

n F₁ (A-B-) –? 41 % 41 % 9 % 9 % 50 % 50 %

n F₁ (aabb) –?

Решетка Пеннета для данного случая будет иметь вид:

 

F:	Ab, 0,41	aB, 0,41	AB, 0,09	ab, 0,09
aB 0,5	Ab ══ aB 0,205	aB ══ aB 0,205	AB ══ aB 0,045	aB ══ ab 0,045
ab 0,5	Ab ══ ab 0,205	aB ══ ab 0,205	AB ══ ab 0,045	ab ══ ab 0,045

 

При расчетах воспользовались правилом – вероятность появления зиготы определенного генотипа равна произведению вероятностей мужских и женских гамет, ее образующих.

Таким образом, суммарная вероятность появления мушек вида А-В- – будет равна:

V_A-B- = 0,205 + 0,045 + 0,045 = 0,295 (29,5 %).

Найдем количество этих мушек в потомстве:

600 × 0,295 = 177 (мух).

Аналогично проведя вычисления для мушек с генотипом аавв, получим: V_aabb = 0,045, количество мушек черных с зачаточными крыльями – 27.

 

Ответ: n – (А-В-) = 177 мух; n – (aabb) = 27 мух.

 

ЗАДАЧА № 3

Постройте генетическую карту хромосомы несущую гены А, В, С и D. Расстояние между генами А и В – 12 % кроссинговера, а расстояние между генами В и С – 7 % кроссинговера

 

РЕШЕНИЕ

Рассмотрим построение фрагмента генетической карты хромосомы, несущей гены А, В, С и D. Предположим, что по результатам скрещивания установлено расстояние между генами А и В – 12 % кроссинговера (12 морганид), а расстояние между генами В и С – 7 % кроссинговера. Тогда расстояние между А и С будет равно либо сумме, либо разности расстояний А В и В С. То есть расстояние между генами А и С по длине хромосомы будет или 19 %, или 5 % кроссинговера. Это объясняется линейным расположением генов в хромосоме. Если в результате анализирующего скрещивания установлено, что расстояние между генами А и С равно 5 % кроссинговера (морганид), то гены по длине хромосомы можно расположить следующим образом:

D А С В

8 % 5 % 7 %

Местоположение четвертого гена D на карте хромосомы можно определить, зная расстояние от него до гена А и В. Предположим, что ген D находится в этой же хромосоме на расстоянии D А, равном 8 %, a D В – 20 % перекреста. Следовательно, ген D расположен слева от гена А и на расстоянии 13 % кроссинговера от гена С. Если по результатам гибридологического анализа установлено расстояние между генами более чем 50 % перекрёста, то можно предположить несцепленное наследование. Для уточнения группы сцепления проводят дополнительное скрещивание. Таким образом, сопоставляя местоположение все новых и новых генов по отношению к исходным, и составляются генетические карты хромосом. Подробные карты хромосом уже построены для многих культурных растений и домашних животных. Заканчиваются работы по картированию всех хромосом человека.

 

ЗАДАЧА № 4

У человека заболевание гемофилия (пониженная свертываемость крови) наследуется как рецессивный сцепленный с полом признак. Ген гемофилии локализован в Х-хромосоме. Дочь гемофилика выходит замуж за сына другого гемофилика, причем жених и невеста не болеют гемофилией. Определите вероятность рождения ребенка, больного гемофилией, и какого он будет пола.

 

РЕШЕНИЕ

В природе существуют многообразные генетические механизмы определения половой принадлежности особи. Наиболее часто встречаются следующие типы хромосомного определения пола:

1. У млекопитающих, большинства амфибий, некоторых рыб и насекомых (кроме бабочек), высших ракообразных, круглых червей, многих двудомных растений женский пол является гомогаметным (XX), а мужской – гетерогаметным (XY);

2. У птиц, пресмыкающихся, части рыб, бабочек женский пол – гетерогаметный (XY), мужской – гомогаметный (XX);

3. У полужесткокрылых (клопов), прямокрылых (кузнечиков) женский пол – гомогаметный (XX), а мужской – гетерогаметный (ХО);

4. У моли, живородящей ящерицы женский пол является гетерогаметным (ХО), а мужской – гомогаметным (XX);

5. У всех перепончатокрылых (пчёлы, осы, муравьи) самки диплоидны, а самцы развиваются из неоплодотворенных яиц.

Признаки организма, определяемые генами, локализованными в половых хромосомах называются признаками, сцепленными с полом.

Дано: Решение

Х^Н – нормальная свертываемость крови; Жених здоров, поскольку получил

Х^h – пониженная свертываемость крови; свою Х-хромосому от матери, а от

Y – ген гемофилии отсутствует; отца получил лишь Y-хромосому,

а невеста гетерозиготна :

F₁ –?

P: ♀ Х^HХ^h × ♂ X^HY

G:

 

F₁: X^HX^H – здоровый;

X^HX^h – носитель;

X^HY – здоровый;

X^hY – болен.

 

Из приведенной схемы ясно, что вероятность рождения больного ребенка 0,25 % и пол будет только мужским.

 

Ответ: Вероятность рождения ребенка-гемофилика – 0,25 %; пол мужской.

Ответьте на следующие вопросы:

1. В чем заключается сцепленное наследование признаков?

2. Как рассчитать расстояние между генами?

3. Какими особенностями обладает сцепленное с полом наследование признаков?

4. В какой зависимости находятся сила сцепления с расстоянием между генами?

1.
2.
3.
4.

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

Образование гамет

ЗАДАЧА № 1

Кариотипы людей – 46,ХХ и 46,ХY. Какие гаметы могут возникнуть, если в процессе гаметогенеза не произошло расхождение хромосом 13-й, 18-й или 21-й пары?

 

ЗАДАЧА № 2

Сколько типов гамет, и в каком процентном соотношении, образует организм со следующим генотипом:

А В D

а в d, если расстояние между генами «В» и «D» равно 6 морганидам?

 

ЗАДАЧА № 3

У человека рецессивный ген (d)цветовой слепоты (дальтонизма) локализован в Х-хромосоме. Какие гаметы образует мужчина с нормальным зрением, отец которого страдал цветовой слепотой?

 

ЗАДАЧА № 4

Гены, контролирующие гемофилию «А» и одну из форм цветовой слепоты (рецессивный признак) сцеплены с Х-хромосомой. Частота кроссинговера между ними 10 %. Определите вероятность появления различного типа гамет:

1. у дигетерозиготной женщины

2. у мужчины, больного гемофилией и дальтонизмом

3. у здоровой женщины, в ряду поколений которой никто не болел ни одним из этих заболеваний

4. у мужчины, мать которого была дальтоником, а отец страдал гемофилией