Сцепленное наследование признаков. Закон Т. Моргана - ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ

Цели: сформулировать у учащихся представление о сцепленном наследовании, группах сцепления — расположенных в одной хромосоме, генах, о законе сцепленного наследования Моргана; объяснить причины нарушения сцепления между генами; продолжить формирование навыков решения генетических задач.

Оборудование: таблица и схема, иллюстрирующая перекрест гомологичных хромосом — кроссинговер; портрет Томаса Моргана, пластилиновые модели хромосом; информационные листы для каждого учащегося.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Актуализация знаний

Решите самостоятельно задачу.

У тыквы желтая окраска плодов доминирует над белой, а дисковидная форма над шарообразной. Объясните результаты ниже приведенных скрещиваний.

1. Растение с темными дисковидными плодами скрещивается с растением с белыми шарообразными плодами. В потомстве все плоды желтые и дисковидные. Каковы генотипы родителей гибридов?

2. Фенотипы родителей те же, но результат иной. В потомстве 25% желтых дисковидных, 25% желтых шарообразных, 25% белых дисковидных, 25% белых шарообразных.

3. Фенотипы родителей те же, но результат иной, в потомстве 50% желтых дисковидных. 50% желтых шарообразных.

Каковы генотипы родителей и гибридов?

Наблюдается единообразие гибридов, это возможно при скрещивании гомозигот – чистых линий, отличающихся по обоим признакам.

Закономерный результат анализирующего скрещивания при независимом наследовании двух признаков, за которые отвечают две пары генов.

3.

Отсутствие расщепления по первому признаку говорит о готози- готности желтой родительской тыквы, а расщепление по второму признаку среди гибридов в отношении 1:1 — о гетерозиготносги ее по второму признаку.

Учитель просит учащихся сделать вывод по результатам анализа скрещиваний.

Вывод:

Результаты скрещиваний, определенное соотношение по генотипу и фенотипу среди гибридов с определенной долей вероятности говорят о генотипах и фенотипах родительских форм, а также (дополняет учитель) четко характеризует определенный тип последовательности признаков. В данном случае это независимое наследование признаков при дигибридном скрещивании.

III. Изучение новой темы

— Рассмотрим другие примеры и попробуем дать объяснение результатам скрещивания.

Учитель приводит примеры нескольких скрещиваний.

Условие для составления схем скрещиваний (на примере наследования признаков у плодовой мушки дрозофилы)

А — серое тело;

а — черное тело;

В — длинные крылья;

в — зачаточные крылья.

Учитель дополняет схемы вариантами гамет и просит сравнить эти схемы скрещиваний со схемами, иллюстрирующими независимое наследование, а именно скрещивание двух дигетерозигот и анализирующее скрещивание.

— В чем причина выявленных отличий?

Учащиеся анализируют и высказывают предположения.

Учащиеся видят отклонения от закона независимого распределения — при скрещивании двух дигетерозигот вместо соотношения по фенотипу 9:3:3:1 проявляется отношение 3:1, как в моногибридном скрещивании; в диализирующем скрещивании вместо четырех, в одном случае, появляются два фенотипа в отношении 1:1, а в другом случае равновероятного образования генотипов в F1 не наблюдается.

Для разрешения возникшего противоречия учитель предлагает учащимся сопоставить следующую информацию.

Запись на доске:

— Сопоставление позволяет сделать вывод, что признаков, а значит генов, кодирующих эти признаки гораздо больше видов хромосом, в которых они локализованы. Следовательно, в одной хромосоме располагается ряд генов. Исследования генетиков показали, что у каждого гена в хромосоме есть строго определенное место — локус. Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют одну группу сцепления и наследуются вместе.

— Это положение было открыто в начале XX века американским генетиков Томасом Гентом Морганом и названо законом сцепления генов или законом Моргана.

Запись на доске учитель дополняет следующим образом:

— На приведенной схеме изображены локусы четырнадцати аллелей, расположенных в паре хромосом.

— Как называют изображенные здесь хромосомы? Почему?

— Используя буквенные символы, запишите генотип особи, обладающей этими признаками, в хромосомные признаки, а слева — рецессивные.

— Назовите группы сцепления.

— Найдите место расположения генов, отвечающих за длинные и короткие крылья, серое и черное тело.

— Какой вывод можно сделать?

— Следовательно, в тех скрещиваниях, в которых наблюдалось отклонение от закона независимого распределения, гены, располагаясь в одной хромосоме, вели себя как единая группа. Так, у гетерозиготы гены, отвечающие за длинные крылья и серое тело, расположены в одной хромосоме. А их соответствующие аллели, отвечающие за короткие крылья и черное тело, — в другой, ей гомологичной.

— Рассмотрим пример № 1 и покажем схему скрещивания в хромосомном виде:

— Подобным образом можно объяснить и пример 2.

— Как объяснить схему скрещивания в примере № 3? Данные скрещивания противоречат уже известному нам закону сцепления генов. Создается впечатление о действии закона независимого распределения. Но тогда почему не соответствует этому закону характер расщепления в анализирующем скрещивании? Почему при скрещивании гетерозиготных самцов с рецессивными самками образуется всего два фенотипа в равном отношении? Почему гетерозиготная самка образует четыре типа гамет, если гены, отвечающие за формирование признаков, расположены в одной хромосоме — группе сцепления?

— Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо обратиться к процессу мейоза, вспомнить о том, что в профазе мейоза I происходит конъюгация хромосом, каждая из которых в этот период состоит из двух хроматид. В этот момент между ними может произойти обмен участками, что напрямую связано с процессом возникновения новых комбинаций генов.

Затем учащиеся под руководством учителя на пластилиновой модели получают различные варианты перекреста хроматид и убеждаются в возможности обмена участками хроматид, образования новых комбинаций аллелей двух генов (не только АВ и ав, как у исходных форм, но и Ав, аВ), появления четырех типов гамет.

Вводятся новые понятия:

Кроссоверные гаметы — гаметы с хромосомами, претерпевшими кроссинговер;

Некроссоверные гаметы — гаметы с хромосомами, образованными без кроссинговера;

Рекомбинантные (кроссоверные) особи — особи, возникшие с участием кроссоверных гамет;

Нерекомбинантные (некроссоверные) особи — возникшие без участия кроссоверных гамет;

Полное сцепление — сцепление генов, при котором между генами, относящимися к одной группе сцепления, рекомбинация невозможна.

Неполное сцепление — если между генами, относящимися к одной группе сцепления, возможна рекомбинация.

— Какие еще примечания по анализируемым примерам можно сделать?

— Почему кроссоверных особей в скрещивании № 3 в процентном отношении (17%) меньше, чем некроссоверных (83%)? (Не всегда конъюгация сопровождается перекрестом хромосом и образованием кроссоверных гамет, поэтому и вероятность их образования значительно ниже).

— В чем причина равного количества кроссоверных особей обоих типов в скрещивании № 3 (серое тело и короткие крылья — черное тело и длинные крылья)? (В мейозе при перекресте аллели обмениваются взаимно: сколько аллелей А образовало комбинаций с аллелем в, столько аллелей а соединилось с аллелем В, это результат одного события).

— Почему гетерозиготные самцы АаВв дают два типа гамет: АВ и ав, а гетерозиготные самки АаВв — четыре типа АВ, Ав, аВ, ав? (У самцов дрозофилы нет кроссинговера вообще, то есть наблюдается полное сцепление генов, а есть он только у самок — неполное сцепление).

— И последнее. Частота перекреста между двумя сцепленными генами, расположенными в одной хромосоме, пропорциональна расстоянию между ними. Чем ближе расположены гены в хромосоме, тем реже они разделяются при кроссинговере. Чем дальше гены друг от друга, тем чаще осуществляется перекрест между ними. Следовательно, по частоте кроссинговера можно судить о расстоянии между генами в хромосоме. Изучив явления сцепления и перекреста, можно построить карты хромосом с нанесенным на них порядком расположения генов.

IV. Закрепление

На столах информационные листы с материалом “Основные положения хромосомной теории наследственности” (рассчитано на всех учащихся) (ем. приложение 2). Учащиеся таким образом подводят итог работы на уроке, экономя при этом время.

Домашнее задание

По учебнику АЛ. Каменского, §3.8, вопросы после параграфа, знать формулировку закона Т. Моргана, основные положения хромосомной теории наследственности (переписать в тетрадь);

по И.Н. Пономаревой, § 21, (остальное то же). Подготовить сообщение “Определение пола у человека”.