Генетика — наука о наследственности и изменчивости�

Биология 10 класс

�

Методы генетики

1. Гибридологический метод (основатель Г. Мендель).

Метод основан на скрещивании организмов между собой с последующим математическим анализом расщепления признаков в потомстве.

Метод позволяет:

1) определить тип наследования признака (доминантный или рецессивный признак, наследуется сцеплено с полом или аутосомно);

2) получить организмы с новыми комбинациями признаков, что широко применяется в селекции.

Типы скрещиваний

• Моногибридное – скрещивание особей, отличающихся по одной паре признаков.
• Ди- и полигибридное - скрещивание особей отличающихся по двум и более парам признаков.
• Возвратное – скрещивание гибрида с одной из родительских форм.
• Анализирующее – скрещивание гибрида или особи с неизвестным генотипом с особью, гомозиготной по рецессивному признаку (♀ А_ * ♂аа).

2. Генеалогический метод (метод составления родословных).

С учетом встречаемости изучаемого признака у предков составляют родословную, по которой можно:

1) определить тип наследования признака;

2) сделать вывод о вероятности появления изучаемого признака у потомков.

Данный метод широко используется в медико-генетических консультациях.

3. Цитогенетический метод.

С помощью микроскопа изучают кариотип организма – количество, размеры и форму хромосом. Сравнивают полученные результаты с существующей нормой, что позволяет сделать вывод о наличии или отсутствии мутаций.

​

С помощью данных генетики о проценте кроссинговера между генами определяют расстояние между ними и впоследствии составляют генетические карты хромосом.

4. Близнецовый метод.

У близнецов одинаковый генотип, а выраженность генов в фенотипе может отличаться из-за различий в среде обитания. Изучая близнецов, живущих в разных условиях среды, делают вывод о влиянии среды на проявление

конкретного гена в признаке, генотипа – в конкретном фенотипе.

5. Популяционно-видовой метод.

Используется для изучения генофонда популяции: процентного соотношения отдельных генов и генотипов в популяции. Для анализа используется закон Харди-Вайнберга.

6. Биохимический метод (метод селективных проб).

Изучают аминокислотный состав белков, сравнивают его с существующей нормой и делают вывод о наличии или отсутствии мутаций.

Также искусственно вызывают мутации и изучают их влияние на структуру и свойства конкретного белка.

Основные понятия в генетике

• Наследственность – свойство живого организма передавать свои признаки и свойства из поколения в поколение.
• Изменчивость – свойство всех живых организмов приобретать в процессе онтогенеза новые признаки.
• Аутосомы – хромосомы, одинаковые у обоих полов.
• Половые хромосомы – по которым женский пол отличается от мужского.
• Гомологичные хромосомы-парные хромосомы, имеющие одинаковую форму, размеры и расположение генов
• Ген – участок ДНК, несущий информацию о структуре одного белка
• Аллельные гены – расположены в гомологичных (одинаковых) хромосомах, контролируют развитие альтернативных признаков (аа).
• Альтернативные признаки – контрастные, взаимоисключающие (карие - голубые глаза).

​

• Генотип – совокупность генов организма
• Геном – совокупность генов одного организма
• Генофонд – совокупность генов в гаплоидном наборе хромосом
• Фенотип – совокупность внешних и внутренних признаков организма
• Доминантный ген – преобладающий, подавляющий действие другого.
• Рецессивный – подавляемый ген, действие, которого проявляется только во 2 поколении.
• Локус- участок хромосомы, в котором расположены аллельные гены
• Гомозигота – организм с одинаковым (аллельным) набором генов (АА или аа, ААВВ или аавв), образует один тип гамет
• Гетерозигота – организм, несущий разные аллельные гены (Аа или АаВв)

Основные законы генетики

​

1865 год.

Грегор Мендель.

«Опыты над растительными

гибридами».

1900 год.

Г. де Фриз, К. Корренс, Э.Чермак -

независимо друг от друга переоткрыли

законы Г. Менделя.

​

​

Почему Г. Мендель, не будучи биологом, открыл законы наследственности, хотя до него это пытались сделать многие талантливые учёные?

(1822 – 1884гг.)

Преимущества гороха,� как объекта для опытов:

• 1. Легко выращивать, имеет короткий период развития.
• 2. Имеет многочисленное потомство.
• 3. Много сортов, чётко различающихся по ряду признаков.
• 4. Самоопыляющееся растение
• 5. Возможно искусственное скрещивание сортов, гибриды плодовиты.

Альтернативные признаки гороха, заинтересовавшие Г. Менделя:

Гибридологический метод – �основной метод генетики

​

• Скрещивание (гибридизация) организмов отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам

​

• Анализ характера проявления этих признаков у потомков (гибридов)

P

F₁

F₂

Высокий рост низкий

высокие

высокое

низкое

Моногибридное скрещивание

Скрещивание двух организмов отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков

X

P

P

высокий рост низкий рост

жёлтые семена зелёные семена

I закон Менделя - закон доминирования, единообразия гибридов первого поколения:

• При скрещивании двух гомозиготных организмов отличающихся друг от друга одним признаком, всё первое поколение будет нести признак одного из родителей, и поколение по данному признаку будет единообразным

​

​

P

F₁

X

По фенотипу: единообразно

♀

♂

Цитологические основы первого закона:

1. В каждой соматической клетке содержится диплоидный набор хромосом, поэтому за развитие признака отвечает 2 аллельных гена. Гомозиготы несут одинаковые аллельные гены, поэтому генотипы родителей – АА и аа.

2. При образовании гамет происходит мейоз, поэтому гаметы гаплоидны и несут только один аллельный ген из пары. Гомозиготы дают один тип гамет: АА – А; аа – а.

3. При оплодотворении гаплоидные гаметы сливаются с образованием диплоидной зиготы, несущий один ген от одного родителя, другой от другого – Аа.

В гетерозиготе проявляется доминантный признак, так как доминантный ген подавляет действие рецессивного.

II закон Менделя - закон расщепления:

• При скрещивании двух потомков (гибридов) первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление, и снова появляются особи с рецессивными признаками; эти особи составляют ¼ от всего числа потомков второго поколения

​

• При скрещивании двух потомков (

F₂

P от F₁

3 : 1

Расщепление по фенотипу:

Гипотеза чистоты гамет:

• При образовании гамет в каждую из них попадает только один из двух «элементов наследственности» (аллельных генов), отвечающих за данный признак

_А

_А

_АА

_аа

_а

_а

_P

_G

_X

♀

♂

Цитологические основы моногибридного скрещивания:

​

​

_Аа

_Аа

_А

_Аа

_Аа

_Аа

_Аа

_АА

_АА

_А

_А

_А

_аа

_а

_а

_а

_а

_аа

F₂

P

G

F₁

Расщепление по фенотипу 3 : 1; по генотипу 1 : 2 : 1

Решётка Пеннета

X

♀

♂

1. В каждой соматической клетке содержится диплоидный набор хромосом, поэтому за развитие признака отвечает 2 аллельных гена. Гетерозиготынесут разные аллельные гены, поэтому генотипы родителей – Аа.

2. При образовании гамет происходит мейоз, поэтому гаметы гаплоидны и несут только один аллельный ген из пары. Существует правило чистоты гамет: в гетерозиготе разные аллельные гены не смешиваются, а при образовании гамет следуют в разные гаметы. Гетерозиготы дают два типа гамет: Аа – А и а.

3. При оплодотворении гаплоидные гаметы сливаются с образованием диплоидной зиготы, несущий один ген от одного родителя, другой от другого.

Существует явление случайного оплодотворения: невозможно предсказать какая гамета с какой сольется. Учитывая все варианты в решетке Пеннета, получаем расщепления по фенотипу 3:1, по генотипу – 1:2:1.

Анализирующее скрещивание

• Используют для определения генотипа особи.
• Для этого её скрещивают с рецессивной гомозиготой (аавв или аа)
• Если в первом поколении наблюдается расщепление в отношении 1:1:1:1 (1:1) или 25%:25%:25%:25% (50%:50%), значит изучаемая особь гетерозиготна (Аа или АаВв)