Введение в генетику, 10 класс
материал для подготовки к егэ (гиа) по биологии (10 класс)

Генетика: термины, законы в кратком изложении

В этой разработке, в помощь учащимся, кратко и сжато представлены основные законы генетики, специальные термины наследственности и изменчивости.

1. Грегор Мендель:

- впервые установил в 1865 году основные закономерности наследственности и изменчивости;

- основной метод его исследования – гибридологический, т.е. изучение наследственности и изменчивости родителей по потомству (гибридам);

Моногибридное скрещивание  - это скрещивание двух особей, отличающихся друг от друга по 1 паре альтернативных признаков.

Дигибридное скрещивание - это скрещивание двух особей, отличающихся друг от друга по 2 парам  альтернативных признаков.

Потомство одной самоопыляемой особи, полученное путем отбора и последующего самоопыления, называют чистой линией. Особи чистых линий при размножении не обнаруживают явления расщепления, т.е. все их признаки остаются неизменными. Мендель проводил скрещивание 2 особей из разных чистых линий (1 поколение гибридов), а второе поколение получал, допуская самоопыление, и наблюдал расщепление признака.

Совокупность генов, полученных потомками от родителей – генотип.

Совокупность признаков и свойств организма, формирующихся в результате взаимодействия генотипа с окружающей средой – фенотип.

Доминантный признак – это признак, проявляющийся у гетерозиготных особей, т.е. преобладающий.

Рецессивный признак – признак, не проявляющийся у гетерозиготных особей, т.е. подавляемый.

Ген – это участок молекулы ДНК, заключающий в себе информацию о первичной структуре одной молекулы белка в виде последовательности нуклеотидов. Ген -  это также и

Аллельные гены – парные гены (А  и  А,  А  и  а,  В   и   В,  В   и  в)

- 1 закон Менделя, или закон доминирования, единообразия гибридов 1 поколения – при скрещивании родителей чистых линий, различающихся по одному контрастному признаку, все гибриды 1 поколения будут  единообразными,  у них проявится признак только одного из родителей;

- например, этот закон проявится, если генотип одной особи известен – АА, то генотип второй особи должен быть (далее д.б.)

-  аа, т.е. все потомки будут с генотипом  Аа (это при моногибридном скрещ.)

При дигибридном этот закон проявится, если известно, что генотип одной особи   аавв, то генотип второй особи д.б. ААВВ, все потомки АаВв

Количество альтернативных признаков, исследуемых при моногибридном скрещивании равно 1, при дигибридном  - 2;

Особи, в потомстве которых обнаруживается расщепление признака, называются гетерозиготными (запись: при моногибр. скрещ. - Аа, при дигибр. – АаВв). Особи, в потомстве которых не обнаруживается расщепления признака, наз. гомозиготными, запись – АА или аа при моногибр., ААВВ,  аавв при дигибр.

Пример задания: сколько видов гамет образуется у дигетерозиготных (т.е. АаВв) растений гороха при дигибридном скрещивании? - 4 вида гамет: АВ, Ав, аВ, ав.

У особи с генотипом ААвв – 1 вид гамет: Ав, с генотипом АаВВ – 2 вида гамет: АВ и аВ.

Особь с генотипом ААВВСс образует 2 вида гамет: АВС и АВс.  А особь с генотипом ААВВСС образует один вид гамет – АВС.  

2 закон Менделя, или закон расщепления – при скрещивании гибридов 1 поколения между собой среди их потомков – гибридов 2 поколения – наблюдается расщепление: число особей с доминантным признаком относится к числу особей с рецессивным признаком как 3:1 (или 75% : 25%) .

3:1 – это расщепление по фенотипу, т.е. по внешнему признаку;

А расщепление по генотипу при моногибр. скр.  1:2:1 (АА : 2 Аа : аа)

3 закон Менделя утверждает, что каждая пара контрастных (альтернативных) признаков наследуется независимо друг от друга в ряду поколений; в результате среди гибридов второго поколения появляются потомки с новыми комбинациями признаков в соотношении 9:3:3:1.   Это расщепление по фенотипу. Суть закона на примере гороха – расщепление по форме горошин идет независимо от расщепления по их окраске. Появление 4 фенотипических классов  - результат свободного комбинирования генов.

Анализирующее скрещивание проводят для уточнения генотипа родителей по потомству: при моногибр. скр.  АА х аа;   Аа х аа, т.е. вторая особь всегда гомозиготна по рецессиву.

 При дигибр. скр. -    АаВв х аавв, также вторая особь гомозиготна по рецессивным аллелям. Используется метод в селекционной работе для уточнения генотипа родителей.

Неполное доминирование наблюдается в случае появления промежуточного фенотипа у потомства. Например, при скрещивании растений с красными и белыми цветками  в 1 поколении все цветки будут розовые, а не красные как ожидалось. При получении от них второго поколения будет наблюдаться расщепление, совпадающее по фенотипу и генотипу: 1:2:1 (АА- красные, 2 Аа – розовые, 1 аа- белые). В учебнике -  пример красно-коричневыми и белыми коровами, потомки рыжеватые.

Гипотеза чистоты гамет: в половых клетках (гаметах) из каждой аллельной пары находится по одному гену, т.е. они «чисты» от присутствия второго аллельного гена. Вместе аллельные гены находятся только в соматических, т.е. в клетках тела, а не в половых.

Томас Морган – американский генетик, в начале 20 века создал хромосомную теорию наследственности. «Гены – это участки хромосом (ДНК), они располагаются там линейно, сцеплены между собой (гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно, т.е. сцепленно – это закон Моргана). Иногда сцепление может нарушаться в результате кроссинговера, т.е. перекрёста хромосом, при этом возникают новые комбинации генов в хромосомах, это служит источником генетической изменчивости организмов. Все хромосомы в клетках образуют группы сцепления генов, количество групп сцепления равно гаплоидному, т.е. одинарному набору хромосом (у человека 23 группы сцепления, у дрозофилы их 4)». Большинство опытов было проведено с использованием мухи дрозофилы.

Особи мужского и женского полов имеют одинаковые хромосомы – аутосомы, их отличает всего одна пара хромосом – половые хромосомы: ХХ и ХУ. Пол будущего организма определяется в момент оплодотворения. Есть признаки, сцепленные с полом (особенности мужского и женского организмов), а есть болезни, сцепленные с полом, например, гемофилия и дальтонизм, ген локализован в Х - хромосоме и чаще всего передается от матери к сыну. Гены, локализованные в У – хромосоме, передаются от отца к сыну (с ними весь комплекс признаков развития по мужскому типу).

Наследственная, или генотипическая изменчивость появляется в связи с изменением генетического материала (генов, хромосом), бывает двух видов:

- мутационная изменчивость – результат мутаций, вызывающих появление новых признаков у организмов и передающихся последующим поколениям.

Мутагены – это физические или химические факторы, способные вызвать мутации. Большинство мутаций нейтральны для организмов, но есть вредные и опасные для здоровья мутации. Примеры мутаций: изменение формы крыльев у дрозофил, синдром Дауна – лишняя хромосома в кариотипе (47 в диплоидном, т.е. в  двойном наборе, вместо нормы – 46), появление лишних лепестков у цветков - махровость.

- комбинативная изменчивость у потомков появляется всегда в процессе полового размножения родителей. Её причины: при мейозе - явление кроссинговера между гомологичными (одинаковыми, парными) хромосомами, приводящее к возникновению новых комбинаций генов в хромосомах; независимое и случайное расхождение хромосом в анафазе мейоза; случайное слияние гамет. Именно поэтому дети одних родителей отличаются друг от друга, имея и черты сходства.

Ненаследственная изменчивость, или фенотипическая, она же модификационная, возникает без изменений в генотипе. Примеры:

-  разные формы листьев у водного растения стрелолиста (под водой – длинные, узкие; на воде – округлые; над водой – копьевидные, хотя генотип у всех одинаков, значит, на это повлияли условия обитания);

- при хорошем содержании (кормлении и уходе) коровы увеличивают количество отдаваемого молока при дойке;

- растение, произрастающее в тени, имеет удлиненные стебли и листья и др.  

Сами модификации не передаются потомкам, они наследуют норму реакции, определяемую генотипом, т.е. размах колебаний признака под влиянием среды.

Вавилов Н.И.:

– открыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости:

«по наследственным изменениям одного вида можно предсказать сходные изменения у родственных видов и даже родов»;

- учение о центрах происхождения культурных растений (их 7).

Генетика является теоретической базой для селекции