Непарные хромосомы - ГЕНЕТИКА - НАУКА О НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ

Постановка проблемы урока

У диплоидных организмов каждая хромосома имеет гомологичную пару. Этот факт, в сочетании с редукцией числа хромосом в мейозе, оказался очень важным для понимания смысла законов Менделя. Понятно, какое было удивление, когда выяснилось, что у многих раздельнополых видов встречаются организмы с непарными хромосомами. Оказалось, что всякий раз это связано с различием полов (рис. 34.1).

34.1. Наборы половых хромосом у различных видов организмов.

• Рассмотрите рисунок 34.1 и предположите, как пол зависит от набора хромосом. Сформулируйте главный вопрос урока. (Сравните с авторским вариантом на с. 350.)

Необходимые базовые знания

• Что такое хромосома? Какое значение в наследовании признаков она имеет? (§ 33)

• Где расположены аллельные гены? (§ 33)

• Какие закономерности обнаружил Мендель при моногибридном скрещивании сортов гороха? (§ 32)

Решение проблемы

Хромосомное определение пола

Наблюдая непарные хромосомы и половую принадлежность их обладателей у разных видов организмов, учёные сделали вывод, что непарные хромосомы определяют признаки пола, и назвали их половыми хромосомами. (В отличие от них остальные называются аутосомами.)

Не у всех, но у огромного большинства организмов пол задаётся неравенством половых хромосом. У человека женский пол определяется наличием двух одинаковых половых хромосом, которые из-за внешнего сходства обозначают XX. Половые хромосомы в клетках мужского организма обозначают ХУ, так как вторая хромосома выглядит явно укороченной (рис. 34.2). Сходным образом различаются половые хромосомы у всех млекопитающих и, например, у дрозофилы, хотя у других животных и растений гетерогаметным может быть другой пол.

34.2. Набор хромосом (кариотип) мужчины.

• Найдите непарные половые хромосомы.

• Корень “гомо” по-латыни означает равный, “гетеро” - иной, другой. Догадайтесь, какой пол у человека называют гомогаметным, а какой - гетерогаметным. А как будет у кур и саранчи?

• Пользуясь рисунком 34.3, объясните, как неравенство половых хромосом обеспечивает равное соотношение полов в каждом поколении.

• Распишите самостоятельно наследование половых хромосом для кур и саранчи, пользуясь данными рисунка.

34.3. Наследование половых хромосом на примере человека.

Открытие половых хромосом было первым случаем в истории генетики, когда видимые признаки особей удалось напрямую связать со свойствами их генотипа. Впоследствии оказалось, что в половых хромосомах находятся многие признаки пола, и не только они. В то же время гены, расположенные в неполовых хромосомах (аутосомах), также влияют на формирование половых признаков.

Наследование признаков, сцепленных с полом

У-хромосома не гомологична Х-хромосоме, она намного короче, так что гетерогаметный пол лишён парных аллелей многих генов, которые есть только в Х-хромосоме. Это, естественно, сказывается на характере расщепления по признакам, определяемым генами Х-хромосомы.

• Вы знаете, как внешне проявляется рецессивный аллель в паре с доминантным аллелем и в паре с рецессивным. Как вы думаете, будет ли проявляться рецессивный аллель, если у него нет пары? Проверьте своё предположение на примере по рисунку.

34.4. Пример наследования, сцепленного с полом.

Как видим, только левый рисунок напоминает схему моногибридного скрещивания, но это сходство внешнее. Если же носителем рецессивной чистой линии взять гомогаметный пол (рисунок справа), то расщепление начинается уже в первом поколении: рецессивный признак проявляется у всех особей гетерогаметного пола, где ему нет пары.

На левой схеме во втором поколении гибридов формально выполняется отношение 3:1, но это не то, что было у Менделя. В нашем случае все петухи оказались пёстрыми, а расщепление среди кур дало отношение 1:1. На правой схеме во втором поколении гибридов соотношение пёстрых и чёрных птиц 1:1 как в общем, так и среди кур и петухов по отдельности.

• Объясните, как это получилось.

ДЛЯ решения любой подобной задачи достаточно определить набор гамет каждого из родителей и заполнить буквенными обозначениями решётку возможных комбинаций. Облик фенотипа в каждой ячейке решётки определяется по правилу доминирования.

Пример из жизни царской семьи

Свёртываемость крови — важнейшая приспособительная особенность животных и человека. Она не даёт нам умереть от потери крови через незначительную ранку на коже. Но такая опасность возникает у больного гемофилией — наследственной болезнью человека, сцепленной с полом. Чтобы сделать такой вывод, понадобилось изучить хорошо известные родословные. Самый подробный пример наследования гемофилии даёт генеалогическое древо царствующих семейств Европы (рис. 34.5).

34.5. Генеалогическое древо царствующих домов Европы.

• Найдите на генеалогическом древе больных гемофилией. Почему все они мужчины?

• Носительницы гена гемофилии почти всегда здоровы. Определите, доминантный или рецессивный аллель вызывает гемофилию.

• Могут ли женщины болеть гемофилией? Почему это не наблюдается на данном древе?

• Вредны ли близкородственные браки? Обоснуйте ответ.

Загадка кошачьей окраски

Со времён Ч. Дарвина биологи пытались разгадать загадку окраски кошек.

Парадоксальным образом при скрещивании рыжего кота с обычной серой кошкой “дикой” окраски рождаются исключительно серые коты, а кошки — только “черепаховой” окраски. У последних шкурка, как лоскутное одеяло, поделена на рыжие и серые участки (рис. 34.6).

34.6. Результат скрещивания серой кошки с рыжим котом.

Секрет этого скрещивания удалось раскрыть. Оказалось, что отвечающие за такую окраску гены кошек расположены в Х-хромосоме, но отсутствуют в У-хромосоме. Поэтому кошки несут два аллельных гена, а коты — только один.

Клетки кошки, как и положено, диплоидны. Но вот в чём уникальность ситуации: в клетках эмбриона, которые в дальнейшем будут обеспечивать окраску кошки, из каждой пары Х-хромосом активной остаётся одна. Поскольку выключение одной из Х-хромосом в клетках— основателях пигментации эмбриона происходит случайным образом, а клеток таких довольно много, то на разных участках тела кошки по воле случая оказывается разная окраска. Вот почему, встретив кошку с лоскутной окраской из серых и рыжих кусочков, можно с уверенностью сказать, что это самка.

Где находятся гены пола?

МОГЛО бы показаться, что мы нашли хромосомы, в которых находятся все гены пола. Ничуть не бывало. Признаки пола — это огромный комплекс свойств, проявляющийся во всех системах органов. Он обеспечивается тысячами генов, разбросанных по всем хромосомам. Половые хромосомы — своего рода переключатель, влияющий на механизм развития признаков пола. Белки, синтезируемые на генах половых хромосом, влияют на работу других генов, расположенных в том числе и в аутосомах.

Обобщение новых знаний

У большинства организмов половые различия связаны с особым строением одной из двух половых хромосом. Наличие половых хромосом надёжно обеспечивает равное соотношение полов при рождении. Расщепление по признакам, гены которых расположены в половых хромосомах, называется наследованием, сцепленным с полом.

Половые хромосомы

Применение знаний

1. Какой пол называется гетерогаметным?

2. Как поддерживается равное соотношение полов?

3. В чём отличие наследования, сцепленного с полом, от наследования в опытах Менделя?

4. Можно ли сказать, что все гены, отвечающие за признаки пола, расположены в половых хромосомах?

5. Определите, сколько групп сцепления образуют половые хромосомы в случаях, когда они одинаковы (XX, WW), разные (ХУ, WZи одна непарная X, см. рис. 34.1 на с. 210).

.

Постановка проблемы урока

У диплоидных организмов каждая хромосома имеет гомологичную пару. Этот факт, в сочетании с редукцией числа хромосом в мейозе, оказался очень важным для понимания смысла законов Менделя. Понятно, какое было удивление, когда выяснилось, что у многих раздельнополых видов встречаются организмы с непарными хромосомами. Оказалось, что всякий раз это связано с различием полов (рис. 34.1).

34.1. Наборы половых хромосом у различных видов организмов.

• Рассмотрите рисунок 34.1 и предположите, как пол зависит от набора хромосом. Сформулируйте главный вопрос урока. (Сравните с авторским вариантом на с. 350.)

Необходимые базовые знания

• Что такое хромосома? Какое значение в наследовании признаков она имеет? (§ 33)

• Где расположены аллельные гены? (§ 33)

• Какие закономерности обнаружил Мендель при моногибридном скрещивании сортов гороха? (§ 32)

Решение проблемы

Хромосомное определение пола

Наблюдая непарные хромосомы и половую принадлежность их обладателей у разных видов организмов, учёные сделали вывод, что непарные хромосомы определяют признаки пола, и назвали их половыми хромосомами. (В отличие от них остальные называются аутосомами.)

Не у всех, но у огромного большинства организмов пол задаётся неравенством половых хромосом. У человека женский пол определяется наличием двух одинаковых половых хромосом, которые из-за внешнего сходства обозначают XX. Половые хромосомы в клетках мужского организма обозначают ХУ, так как вторая хромосома выглядит явно укороченной (рис. 34.2). Сходным образом различаются половые хромосомы у всех млекопитающих и, например, у дрозофилы, хотя у других животных и растений гетерогаметным может быть другой пол.

34.2. Набор хромосом (кариотип) мужчины.

• Найдите непарные половые хромосомы.

• Корень “гомо” по-латыни означает равный, “гетеро” - иной, другой. Догадайтесь, какой пол у человека называют гомогаметным, а какой - гетерогаметным. А как будет у кур и саранчи?

• Пользуясь рисунком 34.3, объясните, как неравенство половых хромосом обеспечивает равное соотношение полов в каждом поколении.

• Распишите самостоятельно наследование половых хромосом для кур и саранчи, пользуясь данными рисунка.

34.3. Наследование половых хромосом на примере человека.

Открытие половых хромосом было первым случаем в истории генетики, когда видимые признаки особей удалось напрямую связать со свойствами их генотипа. Впоследствии оказалось, что в половых хромосомах находятся многие признаки пола, и не только они. В то же время гены, расположенные в неполовых хромосомах (аутосомах), также влияют на формирование половых признаков.

Наследование признаков, сцепленных с полом

У-хромосома не гомологична Х-хромосоме, она намного короче, так что гетерогаметный пол лишён парных аллелей многих генов, которые есть только в Х-хромосоме. Это, естественно, сказывается на характере расщепления по признакам, определяемым генами Х-хромосомы.

• Вы знаете, как внешне проявляется рецессивный аллель в паре с доминантным аллелем и в паре с рецессивным. Как вы думаете, будет ли проявляться рецессивный аллель, если у него нет пары? Проверьте своё предположение на примере по рисунку.

34.4. Пример наследования, сцепленного с полом.

Как видим, только левый рисунок напоминает схему моногибридного скрещивания, но это сходство внешнее. Если же носителем рецессивной чистой линии взять гомогаметный пол (рисунок справа), то расщепление начинается уже в первом поколении: рецессивный признак проявляется у всех особей гетерогаметного пола, где ему нет пары.

На левой схеме во втором поколении гибридов формально выполняется отношение 3:1, но это не то, что было у Менделя. В нашем случае все петухи оказались пёстрыми, а расщепление среди кур дало отношение 1:1. На правой схеме во втором поколении гибридов соотношение пёстрых и чёрных птиц 1:1 как в общем, так и среди кур и петухов по отдельности.

• Объясните, как это получилось.

ДЛЯ решения любой подобной задачи достаточно определить набор гамет каждого из родителей и заполнить буквенными обозначениями решётку возможных комбинаций. Облик фенотипа в каждой ячейке решётки определяется по правилу доминирования.

Пример из жизни царской семьи

Свёртываемость крови — важнейшая приспособительная особенность животных и человека. Она не даёт нам умереть от потери крови через незначительную ранку на коже. Но такая опасность возникает у больного гемофилией — наследственной болезнью человека, сцепленной с полом. Чтобы сделать такой вывод, понадобилось изучить хорошо известные родословные. Самый подробный пример наследования гемофилии даёт генеалогическое древо царствующих семейств Европы (рис. 34.5).

34.5. Генеалогическое древо царствующих домов Европы.

• Найдите на генеалогическом древе больных гемофилией. Почему все они мужчины?

• Носительницы гена гемофилии почти всегда здоровы. Определите, доминантный или рецессивный аллель вызывает гемофилию.

• Могут ли женщины болеть гемофилией? Почему это не наблюдается на данном древе?

• Вредны ли близкородственные браки? Обоснуйте ответ.

Загадка кошачьей окраски

Со времён Ч. Дарвина биологи пытались разгадать загадку окраски кошек.

Парадоксальным образом при скрещивании рыжего кота с обычной серой кошкой “дикой” окраски рождаются исключительно серые коты, а кошки — только “черепаховой” окраски. У последних шкурка, как лоскутное одеяло, поделена на рыжие и серые участки (рис. 34.6).

34.6. Результат скрещивания серой кошки с рыжим котом.

Секрет этого скрещивания удалось раскрыть. Оказалось, что отвечающие за такую окраску гены кошек расположены в Х-хромосоме, но отсутствуют в У-хромосоме. Поэтому кошки несут два аллельных гена, а коты — только один.

Клетки кошки, как и положено, диплоидны. Но вот в чём уникальность ситуации: в клетках эмбриона, которые в дальнейшем будут обеспечивать окраску кошки, из каждой пары Х-хромосом активной остаётся одна. Поскольку выключение одной из Х-хромосом в клетках— основателях пигментации эмбриона происходит случайным образом, а клеток таких довольно много, то на разных участках тела кошки по воле случая оказывается разная окраска. Вот почему, встретив кошку с лоскутной окраской из серых и рыжих кусочков, можно с уверенностью сказать, что это самка.

Где находятся гены пола?

МОГЛО бы показаться, что мы нашли хромосомы, в которых находятся все гены пола. Ничуть не бывало. Признаки пола — это огромный комплекс свойств, проявляющийся во всех системах органов. Он обеспечивается тысячами генов, разбросанных по всем хромосомам. Половые хромосомы — своего рода переключатель, влияющий на механизм развития признаков пола. Белки, синтезируемые на генах половых хромосом, влияют на работу других генов, расположенных в том числе и в аутосомах.

Обобщение новых знаний

У большинства организмов половые различия связаны с особым строением одной из двух половых хромосом. Наличие половых хромосом надёжно обеспечивает равное соотношение полов при рождении. Расщепление по признакам, гены которых расположены в половых хромосомах, называется наследованием, сцепленным с полом.

Половые хромосомы

Применение знаний

1. Какой пол называется гетерогаметным?

2. Как поддерживается равное соотношение полов?

3. В чём отличие наследования, сцепленного с полом, от наследования в опытах Менделя?

4. Можно ли сказать, что все гены, отвечающие за признаки пола, расположены в половых хромосомах?

5. Определите, сколько групп сцепления образуют половые хромосомы в случаях, когда они одинаковы (XX, WW), разные (ХУ, WZи одна непарная X, см. рис. 34.1 на с. 210).