ГЕНЕТИКА ПОЛА - ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ - ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ

Задачи. Сформировать знания о хромосомном механизме определения пола, о гомогаметных и гетерогаметных организмах, сцепленном с полом наследовании признаков, за которые отвечают гены, локализованные в половых хромосомах, продолжить формирование навыков решения генетических задач.

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма (приложение 1), диафильм «Законы наследственности», фрагмент фильма «Размножение многоклеточных организмов».

Ход урока:

Повторение. Письменная работа с карточками на 10 мин.

1. Задача. Определить генотипы и фенотипы в F1 и F2 от скрещивания гладкосеменных (А) растений гороха с усиками (С), гомозиготного по обоим признакам, с морщинистым (а) растением без усиков (с). Оба гена локализованы в одной хромосоме, кроссинговера нет.

2. Задача. Определить генотипы и фенотипы в F1 и F2 от скрещивания гладкосеменных (А) растений гороха с усиками (С), гетерозиготного по обоим признакам, с морщинистым (a) растением без усиков (с). Оба гена локализованы в одной хромосоме, кроссинговера нет.

3. В каких случаях выполняется третий закон Менделя, в каких случаях — закон Моргана? Сформулируйте законы.

Работа с карточкой у доски: приложение 2.

Компьютерное тестирование: приложение 3.

Устное повторение.

Изучение нового материала. Объяснение с помощью диафильма, кодограммы (приложение 2).

Хромосомное определение пола. Большинство животных и двудомные растения являются раздельнополыми организмами, причем внутри вида количество особей мужского пола приблизительно равно количеству особей женского пола.

Пол можно рассматривать как один из признаков организма. Наследование признаков организма, как правило, определяется генами. Механизм же определения пола имеет иной характер — хромосомный.

Пол чаще всего определяется в момент оплодотворения. У дрозофилы всего 8 хромосом: 6 аутосом и 2 половые хромосомы, хромосомный набор самца — 8,ХY, самки — 8,XX. В данном случае женский пол является гомогаметным, то есть все яйцеклетки несут Х-хромосому. Мужской пол — гетерогаметный, то есть образует два типа гамет — 50% гамет несет Х-хромосому и 50% — Y-хромосому.

У человека 44 аутосомы и 2 половые хромосомы, хромосомный набор мужчины — 46,ХY, женщины — 46,XX. Если образуется зигота, несущая две Х-хромосомы, то из нее будет формироваться женский организм, если в зиготе встречаются X- и Y-хромосомы — мужской. Поскольку женский организм имеет две одинаковые половые хромосомы, его можно рассматривать как гомозиготный; мужской, образующий два типа гамет, — как гетерозиготный.

Существует четыре основных типа хромосомного определения пола:

1. Мужской пол гетерогаметен; 50% гамет несут Х-, 50% — Y-хромосому (млекопитающие, двукрылые, жуки, клопы).

2. Мужской пол гетерогаметен; 50% гамет несут Х-, 50% — не имеют половой хромосомы (кузнечики).

3. Женский пол гетерогаметен; 50% гамет несут Х-, 50% — Y-хромосому (птицы, пресмыкающиеся, хвостатые амфибии, шелкопряд).

4. Женский пол гетерогаметен; 50% гамет несут Х-, 50% — не имеют половой хромосомы (моль).

Наследование признаков, сцепленных с полом. Генетические исследования установили, что половые хромосомы отвечают не только за определение пола организма, они, как и аутосомы, содержат гены, контролирующие развитие определенных признаков.

Наследование признаков, гены которых локализованы в X- или Y-хромосомах, называют наследованием, сцепленным с полом.

Изучением наследования генов, локализованных в половых хромосомах, занимался Т. X. Морган. У дрозофилы красныи цвет глаз доминирует над белым. При скрещивании красноглазых самок с белоглазыми самцами в первом поколении все потомство оказывалось красноглазым. Если скрестить между собой гибридов F1, то во втором поколении все самки оказываются красноглазыми, а у самцов происходит расщепление — 50% белоглазых и 50% красноглазых. Если же скрестить между собой белоглазых самок и красноглазых самцов, то в первом поколении все самки оказываются красноглазыми, а самцы белоглазыми. В F2 половина самок и самцов — красноглазые, половина — белоглазые.

Объяснить полученные результаты наблюдаемого расщепления по окраске глаз Т. X. Морган смог, только предположив, что ген, отвечающий за окраску глаз, локализован в X- хромосоме, а Y-хромосома таких генов не содержит.

Таким образом, благодаря проведенным скрещиваниям, был сделан очень важный вывод: ген цвета глаз сцеплен с полом, то есть находится в Х-хромосоме.

У человека мужчина получает Х-хромосому тоже от матери. Половые хромосомы человека имеют небольшие гомологичные участки, несущие одинаковые гены (например, ген общей цветовой слепоты), это участки конъюгации. Но большинство генов, сцепленных с Х-хромосомой, отсутствуют в Y-хромосоме, поэтому эти гены (даже рецессивные) будут проявляться фенотипически, так как они представлены в генотипе в единственном числе. Такие гены получили название гемизиготных.

Х-хромосома человека содержит ряд генов, рецессивные аллели которых определяют развитие тяжелых аномалий (гемофилия, дальтонизм). Эти аномалии чаще встречаются у мужчин, хотя носителями чаще бывают женщины. У мужчин эти гены гемизиготны, их рецессивные аллели вызывают заболевания: ХhУ — мужчина, больной гемофилией; Xdy — дальтоник.

У большинства организмов генетически активна только Х-хромосома, в то время как Y-хромосома практически инертна, так как не содержит генов, определяющих признаков организма. У человека лишь некоторые гены, не являющиеся жизненно важными, локализованы в Y-хромосоме (например, гипертрихоз — повышенная волосатость ушной раковины). Гены, локализованные в Y- хромосоме, наследуются особым образом — только от отца к сыну.

В качестве примера записи генов, находящихся в X-хромосоме, рассмотрим наследование окраски у кошек. Черная окраска определяется аллелем гена В, находящимся в Х-хромосоме, — ХВХВ, рыжая — аллелем b — ХbХb. Если встречаются аллели В и b — ХВХb, то окраска шерсти у кошки будет черепаховой. Генотип черного кота ХBY, рыжего — ХbY. Трехцветным кот может быть только с синдромом Клайнфельтера, с трисомией по Х-хромосоме — ХВХbY, в этом случае кот будет бесплоден.

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы.

Приложение 1. Кодограмма к уроку

Тема: Генетика пола. § 27, зад. 4

Хромосомное определение пола

Аутосомы? Половые хромосомы?

Млекопитающие, двукрылые, жуки, клопы — гетерогаметны , гомогаметны .

Хвостатые амфибии, пресмыкающиеся, птицы — гетерогаметны , гомогаметны .

Биологам: у кузнечиков XO; у пчел гаплоидны.

Наследование, сцепленное с полом

XX — гомологичные, ХY есть участок конъюгации.

Х - сцепленные рецессивные гены: гемофилия, цветовая слепота;

Y - сцепленный — гипертрихоз (гемизиготный ген, один в зиготе).

Известно, что у кошек ген окраски в X-хромосоме. ХВХВ — черная ; ХbХb — рыжая ; ХВХb — черепаховая .

Какая окраска XBXb — ? ХbY — ? Может ли быть черепаховый кот?

Приложение 2. Карточка для работы у доски

Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы.

1. Что отражает закон Моргана?

2. Генотип особи АаСс. Сколько типов гамет будет образовываться, если гены АС и ас сцеплены и кроссинговера нет?

3. Генотип особи АаСс. Сколько типов гамет будет образовываться, если гены АС и ас сцеплены и расстояние между ними 10 морганид?

4. Генотип особи АаСс. Сколько кроссоверных гамет будет образовываться, если гены АС и ас сцеплены и расстояние между ними 10 морганид?

5. Генотип особи АаСс. Сколько некроссоверных гамет будет образовываться, если гены АС и ас сцеплены и расстояние между ними 10 морганид?

6. Сколько пар хромосом отвечают за наследование окраски семян (желтая и зеленая) и их формы (гладкая и морщинистая) у гороха?

7. Сколько пар хромосом отвечают за наследование окраски тела (серая и черная) и их формы крыльев (нормальные и укороченные) у дрозофилы?

8. Сколько групп сцепления имеет дрозофила?

9. Какое явление вызывает нарушение закона Моргана?

10. От чего зависит частота перекомбинации генов, входящих в одну группу сцепления?

Записав ответы, садитесь на место.

Приложение 3. Компьютерное тестирование

Задание 22. «Сцепленное наследование признаков»

Тест 1. Что отражает закон Моргана?

1. Закон единообразия.

2. Закон расщепления признаков в потомстве в соотношении 3:1.

3. Закон независимого расщепления признаков, если гены находятся в разных парах гомологичных хромосом.

4. Закон сцепленного наследования признаков, если гены находятся в одной хромосоме.

Тест 2. Генотип особи АаСс. Сколько типов гамет будет образовываться, если гены АС и ас сцеплены и кроссинговера нет?

1. Один сорт.

2. Два сорта.

3. Три сорта.

4. Четыре сорта.

Тест 3. Генотип особи АаСс. Сколько типов гамет будет образовываться, если гены АС и ас сцеплены и расстояние между ними 10 морганид?

1. Один сорт.

2. Два сорта.

3. Три сорта.

4. Четыре сорта.

Тест 4. Генотип особи АаСс. Сколько кроссоверных гамет будет образовываться, если гены АС и ас сцеплены и расстояние между ними 10 морганид?

1. 10% Ас и 10% аС.

2. 5% Ас и 5% аС.

3. 40% АС и 40% ас.

4. 45% АС и 45% ас.

Тест 5. Генотип особи АаСс. Сколько некроссоверных гамет будет образовываться, если гены АС и ас сцеплены и расстояние между ними 10 морганид?

1. 10% Ас и 10% аС.

2. 5% Ас и 5% аС.

3. 40% АС и 40% ас.

4. 45% АС и 45% ас.

Тест 6. Сколько пар хромосом отвечают за наследование окраски семян (желтая и зеленая) и их формы (гладкая и морщинистая) у гороха?

1. Одна пара.

2. Две пары.

3. Три пары.

4. Четыре пары.

Тест 7. Сколько пар хромосом отвечают за наследование окраски тела (серая и черная) и их формы крыльев (нормальные и укороченные) у дрозофилы?

1. Одна пара.

2. Две пары.

3. Три пары.

4. Четыре пары.

Тест 8. Сколько групп сцепления имеет дрозофила?

1. Одну.

2. Две.

3. Четыре.

4. Восемь.

Тест 9. Какое явление вызывает нарушение закона Моргана?

1. Митоз.

2. Мейоз.

3. Конъюгация.

4. Кроссинговер.

Тест 10. От чего зависит частота перекомбинации генов, входящих в одну группу сцепления?

1. Ни от чего не зависит, случайна.

2. От расстояния между генами в хромосоме.

3. От расстояния между генами и центромерами в хромосоме.

4. От расстояния между центромерами и теломерами в хромосоме.