Закон независимого наследования неаллельных генов

Третий закон Менделя. Условия независимого наследования и комбинирования неаллельных генов. Цитологические основы и универсальность законов Менделя. Менделирующие признаки человека.

Третий закон Менделя (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.

Закон проявляется, как правило, для тех пар признаков, гены которых находятся вне гомологичных хромосомах. Если обозначить буквой и число аллельных пар в негомологичных хромосомах, то число фенотипических классов будет определяться формулой 2n, а число генотипических классов —, 3n. При неполном доминировании количество фенотипических и генотипических классов совпадает.

Условия независимого наследования и комбинирования неаллельных генов.

Изучая расщепление при дигибридном скрещивании, Мендель обнаружил, что признаки наследуются независимо друг от друга. Эта закономерность, известная как правило независимого комбинирования признаков, формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся двумя (или более) парами альтернативных признаков, во втором поколении F2) наблюдается независимое наследование и комбинирование признаков, если гены, определяющие их, расположены в различных гомологичных хромосомах. Это возможно, так как при мейозе распределение (комбинирование) хромосом в половых клетках при их созревании идет независимо, что может привести к появлению потомков, несущих признаки в сочетаниях, не свойственных родительским и прародительским особям. Вступают в брак дигетерозиготы по окраске глаз и способности лучше владеть правой рукой (АаВb). При формировании гамет аллель А может оказаться в одной гамете как с аллелем В, так и с аллелем b. Точно так же аллель а может попасть в одну гамету либо с аллелем В, либо с аллелем b. Следовательно, у дигетерозиготной особи образуются четыре возможные комбинации генов в гаметах: АВ, Аb, аВ, аb. Всех типов гамет будет поровну (по 25).

Это несложно объяснить поведением хромосом при мейозе. Негомологичные хромосомы при мейозе могут комбинироваться в любых сочетаниях, поэтому хромосома, несущая аллель А,равновероятно может отойти в гамету как с хромосомой, несущей аллель В так и с хромосомой, несущей аллель b. Точно так же хромосома, несущая аллель а, может комбинироваться как с хромосомой, несущей аллель В, так и с хромосомой, несущей аллель b. Итак, дигетерозиготная особь образует 4 типа гамет. Естественно, что при скрещивании этих гетерозиготных особей любая из четырех типов гамет одного родителя может быть оплодотворена любой из четырех типов гамет, сформированных другим родителем, т. е. возможны 16 комбинаций. Такое же число комбинаций следует ожидать по законам комбинаторики.

При подсчете фенотипов, записанных на решетке Пеннета, оказывается, что из 16 возможных комбинаций во втором поколении в 9 реализуются два доминантных признака (АВ, в нашем примере кареглазые правши), в 3первый признак доминантный, второй рецессивный (Аb, в нашем примере кареглазые левши), еще в 3 первый признак рецессивный, второй доминантный (аВ, т. е. голубоглазые правши), а в одной оба признака рецессивные (аb, в данном случае голубоглазый левша). Произошло расщепление по фенотипу в соотношении 9:3:3:1.

Если при дигнбридном скрещивании во втором поколении последовательно провести подсчет полученных особей по каждому признаку в отдельности до результат получится такой же, как при моногчбридном скрещивании, т.e. 3 : 1.

В нашем примере при расщеплении по окраске глаз получается соотношение: кареглазых 12/16, голубоглазых 4/16, по другому признаку правшей 12/16, левшей 4/16, т. е. известное соотношение 3:1.

Дигетерозигота образует четыре типа гамет, поэтому при скрещивании с рецессивной гомозиготой наблюдается четыре типа потомков, при этом расщепление как по фенотипу, так и по генотипу происходит в соотношении 1:1:1:1.

При подсчете фенотипов, полученных в этом случае, наблюдается расщепление в соотношении 27 : 9 : 9 : 9: :3 : 3 : 3 : 1. Это следствие того, что принятые нами во внимание признаки: способность лучше владеть правой рукой, окраска глаз и резус-фактор контролируются генами, локализованными в разных хромосомах, и вероятность встречи хромосомы, несущей ген А, с хромосомой, несущей ген В или R, зависит полностью от случайности, так как та же хромосома с геном А в равной степени могла встретиться с хромосомой, несущей ген b или r.

В более общей форме, при любых скрещиваниях, расщепление по фенотипу происходит по формуле (3 1) n , где п число пар признаков, принятых во внимание при скрещивании.

Цитологические основы и универсальность законов Менделя.

1) парности хромосом (парности генов, обусловливающих возможность развития какого-либо признака)

2) особенностях мейоза (процессах, происходящих в мейозе, которые обеспечивают независимое расхождение хромосом с находящимися на них генами к разным пблюсам клетки, а затем и в разные гаметы)

3) особенностях процесса оплодотворения (случайного комбинирования хромосом, несущих по одному гену из каждой аллельной пары)

Закон независимого наследования признаков. Виды взаимодействия неаллельных генов.

- основные термины классической генетики,

- закономерности ди- и полигибридного скрещивания,

- III закон Менделя,

- виды взаимодействия неаллельных генов.

- определять генотип и фенотип детей по генотипу родителей,

- определять генотипы родителей по фенотипу детей,

- решать типовые задачи на ди- и полигибридное скрещивание,

- решать типовые и ситуационные задачи на взаимодействие неаллельных генов,

- прогнозировать вероятность проявления у детей признаков и наследственных заболеваний в семьях супружеских пар, отягощенных моногенной наследственной патологией.

ОК-1, ПК-3, ПК-17, ПК-31.

Задания для самостоятельной аудиторной работы студентов:

Ознакомиться с теоретическим материалом по теме занятия с использованием конспектов лекций и рекомендуемой учебной литературы.

2) Ответить на вопросы для самоконтроля:

1. Дигибридное и полигибридное скрещивание.

2. Наследование генов и признаков, расположенных в разных хромосомах.

3. III закон Менделя и его цитологическое обоснование.

4. Статистические закономерности при полигибридном скрещивании. Формула подсчета числа гамет и расщепления.

5. Виды взаимодействия неаллельных генов.

6. Комплементарность (формулы расщеплений).

7. Эпистаз (формулы расщеплений).

8. Полимерия (формулы расщеплений).

9. Плейотропное действие генов.

Проверить свои знания с использованием тестового контроля

4) Выполнить другие задания:

См. Сборник задач по биологии и медицинской генетике.

1. Ди- и полигибридное скрещивание. (разобрать образец решения задач),

5. Плейотропное действие генов.

Формы контроля освоения заданий по самостоятельной аудиторной работе по данной теме:

1. Конспекты лекций и практических занятий.

2. Выполнение тестовых заданий.

3. Ответы на контрольные вопросы.

4. Решение типовых и ситуационных задач.

Рекомендуемая литература (см. приложение 1).

Сцепленное наследование генов и признаков. Хромосомная теория наследственности. Генетика пола. Закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.

- механизмы наследования генов, локализованных в одной хромосоме и образующих одну группу сцепления,

- генетический состав половых хромосом человека,

- механизмы дифференцировки пола,

- первичные и вторичные половые признаки человека.

- решать типовые задачи на сцепление генов и кроссинговер,

- решать типовые и ситуационные задачи на сцепленное с полом наследование.

- прогнозировать вероятность проявления в потомстве признаков в семьях супружеских пар, отягощенных наследственной патологией, сцепленной с половыми хромосомами.

ОК-1, ПК-3, ПК-17, ПК-31.

Задания для самостоятельной аудиторной работы студентов:

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88).

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

©, cyberpedia.su 2017 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.

Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав

Биология

Третий закон Менделя это закон независимого распределения признаков. Под этим подразумевается, что каждый ген одной аллельной пары может оказаться в гамете с любым другим геном из другой аллельной пары. Например, если организм гетерозиготен по двум исследуемым генам (AaBb), то он образует следующие типы гамет: AB, Ab, aB, ab. То есть, например, ген A может оказаться в одной гамете как с геном B, так и b. Это же касается и других генов (их произвольного сочетания с неаллельными генами).

Третий закон Менделя проявляется уже при дигибридном скрещивании (тем более при тригибридном и полигибридном), когда чистые линии различаются по двум исследуемым признакам. Мендель скрестил сорт гороха с желтыми гладкими семена с сортом, у которого были зеленые морщинистые семена, и получил исключительно желтые гладкие семена F1. Далее он вырастил из семян растения F1, позволил им самоопыляться и получил семена F2. И здесь он наблюдал расщепление: появились растения как с зелеными, так и морщинистыми семенами. Самое удивительное было то, что среди гибридов второго поколения оказались не только растения с желтыми гладкими и зелеными морщинистыми семенами. Также были желтые морщинистые и зеленые гладкие семена, т. е. произошла рекомбинация признаков, и получились такие комбинации, которые не встречались у исходных родительских форм.

Анализируя количественное соотношение разных семян F2, Мендель обнаружил следующее:

Если рассматривать каждый признак по отдельности, то он расщеплялся в отношении 3:1, как при моногибридном скрещивании. То есть на каждые три желтых семени приходилось одно зеленое, а на каждые 3 гладких 1 морщинистое.

Появились растения с новыми комбинациями признаков.

Соотношение фенотипов было 9 : 3 : 3 : 1, где на девять желтых гладких семян гороха приходилось три желтых морщинистых, три зеленых гладких и одно зеленое морщинистое.

Третий закон Менделя хорошо иллюстрирует решетка Пеннета. Здесь в заголовках строк и столбцов пишутся возможные гаметы родителей (в данном случае гибридов первого поколения). Вероятность образования каждого типа гаметы составляет . Также равновероятно различное их объединение в одну зиготу.

Мы видим, что образуется четыре фенотипа, два из которых ранее не существовали. Соотношение фенотипов 9 : 3 : 3 : 1. Количество разных генотипов и их соотношение более сложное:

Получается 9 разных генотипов. Их соотношение: 4 : 2 : 2 : 2 : 2 : 1 : 1 : 1 : 1. При этом гетерозиготы встречаются чаще, а гомозиготы реже.

Если вернуться к тому, что каждый признак наследуется независимо, и по каждому наблюдается расщепление 3:1, то можно вычислить вероятность фенотипов по двум признакам разных аллелей, умножая вероятность проявления каждого аллеля (т. е. не обязательно пользоваться решеткой Пеннета). Так, вероятность гладких желтых семян будет равна = 9/16, гладких зеленых = 3/16, морщинистых желтых = 3/16, морщинистых зеленых = 1/16. Таким образом, мы получаем то же соотношение фенотипов: 9:3:3:1.

Объясняется третий закон Менделя независимым расхождением гомологичных хромосом разных пар при первом делении мейоза. Хромосома, содержащая ген A, может с равной вероятностью уйти в одну клетку как с хромосомой, содержащей ген B, так и с хромосомой, содержащей ген b. Хромосома с геном A никак не привязана к хромосоме с геном B, хотя они обе и были унаследованы от одного родителя. Можно сказать, что в результате мейоза хромосомы перемешиваются. Количество различных их сочетаний вычисляется по формуле 2 n , где n это количество хромосом гаплоидного набора. Так, если у вида три пары хромосом, то количество различных их комбинаций будет равно 8 (2 3 ).

Когда не действует закон независимого наследования признаков

Третий закон Менделя, или закон независимого наследования признаков, действует только для генов, локализованных в разных хромосомах или расположенных в одной хромосоме, но достаточно далеко друг от друга.

В основном если гены находятся в одной хромосоме, то они наследуются совместно, т. е. проявляют сцепление между собой, и закон независимого наследования признаков уже не действует.

Например, если бы гены, отвечающие за окраску и форму семян гороха находились в одной хромосоме, то гибриды первого поколения могли бы образовывать гаметы только двух типов (AB и ab), так как в процессе мейоза независимо друг от друга расходятся родительские хромосомы, но не отдельные гены. В таком случае во втором поколении было бы расщепление 3:1 (три желтых гладких на одно зеленое морщинистое).

Однако не так все просто. Из-за существования в природе конъюгации (сближения) хромосом и кроссинговера (обмена участками хромосом) рекомбинируются и гены находящиеся в гомологичных хромосомах. Так, если хромосома с генами AB в процессе кроссинговера обменяется участком с геном B с гомологичной хромосомой, чей участок содержит ген b, то могут получиться новые гаметы (Ab и, например, aB). Процент таких рекомбинантных гамет будет меньше, чем если бы гены находились в разных хромосомах. При этом вероятность кроссинговера зависит от удаленности генов на хромосоме: чем дальше, тем вероятность больше.

Лекция 19. Закон независимого комбинирования (наследования) признаков, или третий закон Менделя

Лекция 19. Закон независимого комбинирования (наследования) признаков, или третий закон Менделя.

Организмы отличаются друг от друга по многим признакам. Поэтому, установив закономерности наследования одной пары признаков, Г.Мендель перешел к изучению наследования двух (и более) пар альтернативных признаков. Для дигибридного скрещивания Мендель брал гомозиготные растения гороха, отличающиеся по окраске и форме семян (желтые гладкие и зеленые морщинистые). Скрещивая растение с желтыми и гладкими семенами с растением с зелеными и морщинистыми семенами, Мендель получил единообразное гибридное поколение F1 с желтыми и гладкими семенами. Следовательно, желтая окраска (А) и гладкая форма (В) семян доминантные признаки, зеленая окраска (а) и морщинистая форма (в) рецессивные признаки.

т самоопыления 15 гибридов первого поколения было получено 556 семян, из них 315 желтых гладких, 101 желтое морщинистое, 108 зеленых гладких и 32 зеленых морщинистых (расщепление 9:3:3:1).

Генетическая схема закона независимого наследования признаков:

итологические основы третьего закона Менделя. Пусть « А» ген, обусловливающий развитие желтой окраски семян, «а» зеленой окраски, «В» гладкая форма семени, «в» морщинистая. Скрещиваются гибриды первого поколения, имеющие генотип «АаВв». При образовании гамет, из каждой пары аллельных генов в гамету попадает только один, при этом в результате случайного расхождения хромосом в первом делении мейоза ген «А» может попасть в одну гамету с геном «В» или с геном «в», а ген «а» с геном «В» или с геном «в». Таким образом, каждый организм образует четыре сорта гамет в одинаковом количестве (по 25 ): «АВ», «Aв», «aB», «aв». Во время оплодотворения каждый из четырех типов сперматозоидов может оплодотворить любую из четырех типов яйцеклеток. В результате оплодотворения возможно появление девяти генотипических классов, которые дадут четыре фенотипических класса.

Ключевые термины и понятия

1. Дигибридное скрещивание. 2. Дигетерозиготы. 3. Тригетерозиготы. 4. Третий закон Менделя.

Основные вопросы для повторения

Какой эксперимент позволил Менделю сформулировать закон независимого расщепления признаков?

Генетическая схема закона независимого наследования признаков.

Расщепление по фенотипу при скрещивании дигетерозигот.

Расщепление по генотипу при скрещивании дигетерозигот.

Какие гаметы образует тройная гетерозигота с генотипом АаВbСс?

Сколько фенотипов и генотипов будет при тригибридном скрещивании, если аллельные гены расположены в трех различных парах гомологичных хромосом?

Каковы цитологические основы 3 закона Менделя?

Необходимое условие, при котором выполняется 3 закон Менделя.

Б) Независимое комбинирование неаллельных генов. 3-й закон Менделя (определение).

Свободное комбинирование при оплодотворении всех типов половых клеток приводит к реализации в потомстве всех возможных комбинаций генов. Возможность независимого комбинирования неаллельных генов определяется тем, что они находятся в разных парах хромосом. Одновременно и независимо протекающие по всем парам хромосом явления расщепления обеспечивают все возможные комбинации неаллельных генов между собой. Однако вскоре стало очевидно, что число неаллельных генов, свойственных любому виду растений и животных, должно превышать число присущих им пар хромосом. Поэтому неаллельные гены, находящиеся в одной и той же паре хромосом, должны наследоваться совместно

(3-й закон Менделя смотри в билете 24)

в) Сцепленное наследование признаков (определение).

Сцепленное наследование феномен скоррелированного наследования определённых состояний генов, расположенных в одной хромосоме.

Явление совместного наследования генов, локализованных в одной хромосоме, называется сцепленным наследованием, а локализация генов в одной хромосоме сцеплением генов. Сцепленное наследование генов, локализованных в одной хромосоме, установил Морган.

Г) Наследование признаков, сцепленных с полом (определение).

Наследование, сцепленное с полом наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. Наследование признаков, проявляющихся только у особей одного пола, но не определяемых генами, находящимися в половых хромосомах, называется наследованием, ограниченным полом.

д) Полигенное наследование как механизм наследования количественных признаков.

Термин 'полигенного наследования' используется для обозначения наследования количественных признаков, черт, которые зависят от множества генов, а не одна. в дополнение к с участием нескольких генов, полигенных наследования и смотрит на роль окружающей среды в развитие кто-то.

Один легко понять например полигенных наследования по высоте. люди не просто короткий или высокий, они имеют различные высоты, которые идут вдоль спектра. кроме того, высота зависит также от окружающей среды.

Цвет кожи является еще одним примером полигенных наследство.

7. Основные законы наследования признаков

Чем гомозиготные особи отличаются от гетерозиготных?

Ответ. Гетерозиготный организм организм, имеющий две различные формы данного гена (разные аллели) в гомологичных хромосомах.

Гомозиготный организм организм, имеющий две идентичные копии данного гена в гомологичных хромосомах.

Где расположены аллельные гены?

Ответ. Аллельные гены (аллели аllels, от греч.аллелон взаимно) - различные формы одного и того же гена, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологических хромосом. Аллели определяют варианты развития одного и того же признака. В нормальной диплоидной клетке могут присутствовать не более двух аллелей одного локуса одновременно. В одной гамете два аллеля находиться не могут.

Вопросы после 7

Как проявляются законы доминирования и расщепления?

Ответ Первый закон Менделя (закон единообразия, закон доминирования).

При скрещивании чистых линий (гомозигот), все потомство получается одинаковое (единообразие первого поколения, расщепления нет).

У всех потомков первого поколения (F1) проявляется доминантный признак (желтый горох), а рецессивный признак (зеленый горох) находится в скрытом состоянии.

Второй закон Менделя (закон расщепления)

При самоопылении гибридов первого поколения (при скрещивании двух гетерозигот), в потомстве получается расщепление 3:1 (75 доминантного признака, 25 рецессивного признака).

Что утверждает закон независимого комбинирования признаков?

Ответ. Третий закон Менделя - закон независимого комбинирования

Третий закон, или закон независимого комбинирования, утверждает, что при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся по двум и более парам альтернативных признаков, каждая из таких пар (и пар аллельных генов) ведёт себя независимо от других пар, т. е. и гены, и соответствующие им признаки наследуются в потомстве независимо и свободно комбинируются во всех возможных сочетаниях. Он основан на законе расщепления и выполняется в том случае, если пары аллельных генов расположены в разных гомологичныххромосомах.

Часто как один из законов Менделя приводится и закон чистоты гамет, утверждающий, что в каждую половуюклетку попадает только один аллельный ген. Но этот закон был сформулирован не Менделем.

Непонятый современниками, Мендель обнаружил дискретную («корпускулярную») природу наследственности и показал ошибочность представлений о «слитной» наследственности. После переоткрытия забытых законов основанное на экспериментах учение Менделя получило название менделизм. Его справедливость была подтверждена хромосомной теорией наследственности.

В каких случаях наследование признака зависит о пола его носителя?

У человека, как у всех млекопитающих, мужской пол гетерогаметный (XY), а женский пол гомогаметный (XX). Это означает, что у мужчин только одна Х- и одна Y-хромосома, а у женщин имеется две Х-хромосомы. Признаки, сцепленные с Х-хромосомой, могут быть рецессивными и доминантными. Рецессивные признаки не проявляются у гетерозиготных особей в присутствие доминантного признака. Так как у мужчин есть только одна Х-хромосома, мужчины не могут быть гетерозиготными по тем генам, которые находятся в Х-хромосоме. По этой причине у мужчин возможны всего два состояния X-сцепленного рецессивного признака:

при наличии в единственной Х-хромосоме аллеля, определяющий признак, у мужчины проявляется таковой признак, а все его дочери получают от него этот аллель вместе с Х-хромосомой (сыновья получат Y-хромосому),

если такового аллеля в единственной в Х-хромосоме нет, то у мужчины этот признак не проявляется и потомству не передаётся.

Так как у женщин две Х-хромосомы, то для Х-сцепленных рецессивных признаков у них возможны три состояния:

аллель, определяющий этот признак, отсутствует в обеих Х-хромосомах признак не проявляется и потомству не передаётся,

аллель, определяющий признак, присутствует только в одной Х-хромосоме признак обычно не проявляется, а при наследовании примерно 50 потомков получают от неё этот аллель вместе с Х-хромосомой (другие 50 потомков получат другую Х-хромосому),

аллель, определяющий признак, присутствует в обеих Х-хромосомах признак проявляется и потомству передаётся в 100 случаев.

Некоторые расстройства, наследующиеся по X-сцепленному рецессивному типу, могут быть настолько тяжёлыми, что приводят к внутриутробной гибели плода. В этом случае среди членов семьи и среди их предков может не быть ни одного известного больного.

Женщины, которые имеют только одну копию мутации, называются носителями. Обычно такая мутация не выражается в фенотипе, то есть никак не проявляется.

Понравилась статья? Поделить с друзьями: