Генетика. Законы Менделя

1. Генетика

2.

Генетика — наука о закономерностях
наследственности и изменчивости.
Основоположник генетики — австрийский
ученый, монах Грегор Мендель, который
выявил важнейшие законы наследственности
(1865 г., «Опыты над растительными
гибридами»).

3.

Экспериментальными растениями для
Менделя служили различные сорта посевного
гороха. Для исследования закономерностей
наследования отдельных признаков он
разработал гибридологический метод — систему
скрещивания в ряду поколений.
Мендель ввел методы математической
статистики для обработки полученных в
экспериментах данных. Высказал гипотезу о
дискретности (прерывистости) наследственных
факторов, которые в 1909 г. Иогансен назвал
генами. Работы Менделя не были оценены
современниками.

4.

И годом рождения генетики считается 1900-й,
в котором X. Де Фриз, К. Корренс и Э. Чермак
независимо друг от друга переоткрыли
законы Менделя, но признали его приоритет.
В 1906 г. наука о наследственности и
изменчивости получила название генетика.

5.

Наследственность — способность
передавать свои признаки и свойства
следующему поколению.
Изменчивость — способность организмов
приобретать новые признаки и свойства под
влиянием внешних и внутренних факторов.
Различают два вида изменчивости:
наследственную и ненаследственную.

6.

Методы генетики
Цитологический — на клеточном и субклеточном
уровнях (световой микроскоп, электронный микроскоп)
изучаются материальные основы наследственности
(хромосомы, ДНК).
Гибридологический — анализ закономерностей наследования отдельных свойств и признаков организмов
при половом размножении, а также изменчивости генов и
их комбинаторики. Метод разработан Г. Менделем.
Цитогенетический — это гибридологический метод в
сочетании с цитологическим. Таким образом изучаются
кариотип человека (набор хромосом), изменения в
строении и количестве хромосом.
Генеалогический — метод составления родословных
(человека, животных). Позволяет установить тип и
характер наследования признаков.

7.

Близнецовый — основан на изучении близнецов, что
позволяет выяснить роль наследственности и среды в
формировании признаков.
Популяционно-статистический — определяет частоту
встречаемости различных генов в популяции, что позволяет
вычислить количество гетерозиготных организмов и
прогнозировать таким образом количество особей с
патологическим (мутантным) проявлением действия гена.
Математический — количественный учет наследования
признаков.
Биохимический — изучает нарушения обмена веществ (белков,
жиров, углеводов, минеральных веществ), возникающие в
результате генных мутаций.
Онтогенетический — позволяет проследить действие генов в
процессе индивидуального развития, в сочетании с
биохимическим методом — установить носительство рецессивных
генов в гетерозиготном состоянии по фенотипу.

8.

Качественно новый этап развития генетики
связан с усовершенствованием техники.
Сложные современные приборы позволили
определить строение нуклеиновых кислот,
выяснить их значение в явлениях наследственности и расшифровать генетический код,
изучить этапы биосинтеза белка.

9.

Основные понятия генетики
Ген — участок молекулы ДНК, несущий информацию о
первичной структуре одного белка, транспортной или
рибосомальной РНК.
Аллель — одно из возможных структурных состояний
гена.
Аллельные гены — гены, расположенные в одних и тех
же локусах гомологичных хромосом и контролирующие
развитие одного и того же признака.
Ген может неоднократно мутировать, что приводит к
появлению нового варианта признака, совокупность всех
аллелей данного гена — множественные аллели.
Гомологичные хромосомы — парные, одинаковые по
размеру, по форме и набору генов хромосомы.
Локус — участок хромосомы, в котором расположен
ген.

10.

Генотип — совокупность всех генов организма. М. Е.
Лобашев определил генотип как систему взаимодействующих генов, так как возможность и форма
проявления генов зависят от условий генотипической
среды.
Геном — совокупность генов в гаплоидном наборе.
Кариотип — совокупность признаков хромосомного
набора (число, размер, форма, детали строения хромосом
и т. д.)» типичных для того или иного вида.
Фенотип — совокупность свойств и признаков организма, которые формируются в результате взаимодействия генотипа особи и окружающей среды.
Признак — отдельное свойство, по которому организмы отличаются друг от друга. Признаки по своему
проявлению могут быть либо доминантными, либо рецессивными

11.

Доминантный признак — преобладающий
(подавляющий) признак, который
проявляется как в гомозиготном, так и в
гетерозиготнрм состоянии (обозначается
прописными буквами — А, В, С...).
Рецессивный признак — признак, который
подавляется у гетерозигот и проявляется
только в гомозиготном состоянии
(обозначается строчными буквами — а, b,
с...).

12.

Гомозиготный организм — такой организм,
в паре гомологичных хромосом которого
находятся одинаковые аллельные гены. Такой
организм образует один тип гамет и не дает
расщепления в потомстве (АА — гомозигота по
доминантному признаку, аа — гомозигота по
рецессивному признаку).
Гетерозиготный организм — организм, в
паре гомологичных хромосом которого
находятся разные аллельные гены. Такой
организм образует два типа гамет и дает
расщепление в потомстве (Аа — гетерозигота).

13.

Доминирование — такая форма
взаимодействия между аллельными генами,
при которой доминантная аллель подавляет
рецессивную.

14.

Возвратное скрещивание — скрещивание
потомков с одним из родителей.
Анализирующее скрещивание —
скрещивание особи с доминантным по
данному признаку фенотипом, но
неизвестным генотипом с гомозиготной и
рецессивной по этому признаку особью для
установления неизвестного генотипа.

15.

Возвратное скрещивание — скрещивание
потомков с одним из родителей.
Анализирующее скрещивание —
скрещивание особи с доминантным по
данному признаку фенотипом, но
неизвестным генотипом с гомозиготной и
рецессивной по этому признаку особью для
установления неизвестного генотипа.

16.

Некоторые общие приемы, которые могут
быть использованы при решении задач
– Внимательно изучите условие задачи!
– Определите тип наследования.
– Запишите схему скрещивания, используя
следующие обозначения:

17.

Используемые обозначения
Р (лат. parenta) — родители. Родительские организмы, взятые для
скрещивания.
Fn (лат. filii) — дети. Гибридное потомство. Индекс (я) указывает на
номер поколения.
G — гаметы. Напишите гаметы, помня правило чистоты гамет, т. е.
в гамету попадает только одна хромосома из двух гомологичных
хромосом и, соответственно, только один ген из аллельной пары.
Гены, входящие в состав гамет, обводятся кружочком. Например,
У гомозигот образуется один тип гамет, а у гетерозигот число
вариантов гамет— 2", где п — число генов в гетерозиготном состоянии.
х — знак скрещивания.

18. Пример написания схемы решения задачи

19. I. Моногибридное скрещивание.

Взаимодействие аллельных генов
Моногибридным называется скрещивание,
при котором родительские особи
различаются по одному изучаемому
признаку.
При моногибридном скрещивании
соблюдаются первый и второй законы
Менделя.

20.

Первый закон Менделя — закон единообразия гибридов
первого поколения, или закон доминирования: при
скрещивании гомозиготных особей, различающихся по
одной паре альтернативных признаков, все первое
поколение гибридов (F:) оказывается единообразным как по
генотипу (гетерозиготы), так и по фенотипу (проявляется
признак одного из родителей — доминантный признак).
Цитологические основы первого закона Менделя.

21.

Второй закон Менделя — закон
расщепления: при скрещивании гибридов
первого поколения — гетерози- гот —
происходит расщепление в определенном
числовом соотношении по генотипу 1:2:1, а
по фенотипу 3 : 1 (появляются 25% особей с
рецессивными признаками).
Цитологические основы второго закона
Менделя.

22.

Правило чистоты гамет: в каждую
гамету попадает только один ген из каждой
альтернативной пары, определяющий
развитие признака.
Гены аллельной пары вступают между
собой во взаимодействие. Выделяют четыре
варианта взаимодействий аллельных генов:
–
–
–
–
полное доминирование;
неполное доминирование;
кодоминирование;
сверхдоминирование.

23. 1. Полное доминирование

Полное доминирование — участие только
одного ал- леля в определении признака у
гетерозиготной особи. Полное
доминирование проявляется в случае
полного подавления действия рецессивного
аллеля доминантным. В этом случае у всех
гетерозиготных особей — гибридов первого
поколения — фенотип совпадает с фенотипом одной из родительских особей. При
полном доминировании фенотипы
гетерозиготного организма

24.

При скрещивании серых кур с белыми все
потомство оказалось серым. При
скрещивании полученных гибридов с белыми
курами получили в потомстве 172 особи, из
них 85 кур серого цвета. Определите, какой
цвет оперения является доминирующим. Определите, каковы генотипы родительских
форм и их потомства.

25.

Генотип женщины известен (aa), а вот генотип
мужчины нет, поэтому в записи скрещивания
сначала надо написать А_, так как у мужчины
нормальный слух. Если родившийся ребенок
глухонемой, то его генотип аа. Так как один
ген в этой паре получен от матери, а второй
— от отца, значит, оба родителя должны
нести рецессивный аллель. Соответственно,
генотип отца, имеющего нормальный слух,
Аа.

26.

27.

При скрещивании серых кур с белыми все
потомство оказалось серым. При
скрещивании полученных гибридов с белыми
курами получили в потомстве 172 особи, из
них 85 кур серого цвета. Определите, какой
цвет оперения является доминирующим. Определите, каковы генотипы родительских
форм и их потомства.

28. Решение.

Так как при скрещивании серых кур с белыми
все первое поколение было серым, то по
первому закону Менделя — закону
доминирования — серый цвет является
доминирующим и обе родительские особи
гомозиготны, так как они не дают
расщепления в потомстве.
Серый цвет А, АА Аа
Белый цвет а, аа

29.

1:1 — в потомстве второго поколения серые
куры гетерозиготны, а белые —
гомозиготны по рецессивному признаку.

30.

Заболевание ахондроплазия (нарушение
развития хрящевой ткани; проявляется
низким ростом (у взрослых — 120—130 см),
диспропорциональным телосложением)
передается как аутосомный доминантный
признак. В семье, где оба супруга страдают
ахондроплазией, родился здоровый ребенок.
Какова вероятность того, что следующий
ребенок в этой семье будет здоровым?

31. Решение

Дано:
А –ахондроплазия
а – норма
Так как у родителей с ахондроплазией
родился ребенок нормального роста, то по
второму закону Менделя — закону
расщепления — родители гетерозиготны.

32.

При расщеплении 3 : 1 вероятность
рождения здорового ребенка 1/4 (25%).

33.

Гладкая окраска арбузов наследуется как рецессивный признак. Определите, какое
потомство ожидается от скрещивания двух
гетерозиготных растений с полосатыми
плодами.

34. Задача 1.

Седая прядь волос у человека —
доминантный признак. В семье с двумя
детьми у матери и у одного ребенка есть
седая прядь, а у второго ребенка и у отца ее
нет. Определите генотипы родителей и детей.

35. Задача 2.

У овса ранняя спелость доминирует над
позднеспелостью. На опытном участке от
скрещивания позднеспелого овса с
гетерозиготным раннеспелым получено
потомство, в котором 69 134 растения
раннего созревания. Определите число
позднеспелых растений.

36. Задача 3.

Одна из форм шизофрении наследуется как
рецессивный признак. Определите
вероятность рождения ребенка с
шизофренией от здоровых родителей, если
известно, что бабушка со стороны отца и дед
со стороны матери страдали этим
заболеванием .