Биология. 10 класс

Урок 15. Сцепленное наследование генов

Конспект урока

Биология, 10 класс

Урок 15. «Сцепленное наследование генов.»

3. Перечень вопросов, рассматриваемых в теме;

Урок раскрывает механизмами сцепленного наследования генов, расположенных в одной хромосоме сцеплено, а также знакомству с современной теорией наследования пола.

4.  Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);

Наследственность, Изменчивость, Локус, Аллельные гены, Генотип, Фенотип, Хромосомный набор, Сцепленное наследование, Полное сцепление, Неполное сцепление, Кроссинговер, Некроссоверные гаметы, Кроссоверные гаметы, Аутосомы, Гетеросомы, Гомогаметный, Гетерогаметный пол, Наследование сцепленное с полом, Генетическая карта хромосомы

Наследственность – свойство организмов передавать свои признаки в ряду следующих поколений.

Изменчивость – свойство организмов изменяться в пределах вида.

Локус – местоположение гена в хромосоме.

Аллельные гены – гены в гомологических хромосомах отвечающие за формирование одного признака.

Генотип – совокупность генов одного организма.

Фенотип – совокупность всех признаков организма.

Хромосомный набор – набор хромосом данного вида.

Сцепленное наследование — наследование признаков, гены которых локализованы в одной хромосоме. Сила сцепления между генами зависит от расстояния между ними: чем дальше гены располагаются друг от друга, тем выше частота кроссинговера и наоборот.

Полное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются так близко друг к другу, что кроссинговер между ними становится невозможным.

Неполное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются на некотором расстоянии друг от друга, что делает возможным кроссинговер между ними.

Кроссинговер – перекрест хромосом в профазе первого мейотического деления.

Некроссоверные гаметы — гаметы, в процессе образования которых кроссинговер не произошел.

Кроссоверные гаметы — гаметы, в процессе образования которых произошел кроссинговер. Как правило, кроссоверные гаметы составляют небольшую часть от всего количества гамет.

Аутосомы (от греч. Аutos- сам, сома- тело)- неполовые хромосомы, одинаковые у самца и самки.

Гетеросомы (от греч. «хетерос» - другой, иной, «сома» - тело) - половые хромосомы, по которым самец отличается от самки, или мужской организм от женского.

Гомогаметный пол – (от греч. «хомос» - одинаковый, «гаметес» - супруг) – пол, который продуцирует один сорт гамет – ХХ.

Гетерогаметный пол – (от греч. «гетерос» - другой, иной, «гаметес» - супруг) - пол, который продуцирует два разных сорта гамет – ХУ.

Наследование, сцепленное с полом,- наследование признаков, обуславливмых генами, расположенными в половых (Х или У) хромосомах (локализация генов в половых хромосомах - сцепление с полом).

Генетическая карта хромосомысхематическое изображение относительного положения генов, входящих в одну группу сцепления

5.   Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);

Учебник «Биология.10-11класс», созданный под редакцией академика Д.К.Беляева и профессора Г.М.Дымшица / авт.-сост. Г.М. Дымшиц и О.В.Саблина.- М.: Просвещение, 2018г., с.106-112

Дополнительные источники:

1.Общая биология 10-11, дидактические материалы/ авт.-сост С.С. Красновидова, С. А. Павлов, А. Б. Павлов, - М. Просвещение, 2000г., стр.6-42

2. Общая биология 10-11 классы: подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы/ Г. И. Лернер. – М.: Эксмо, 2007.стр 97-105

3. Биология: общая биология. 10-11 классы: учебник/ А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник.- М.: Дрофа, 2018. Стр.152-162

4.А.Ю. Ионцева, А. В. Торгалов «Биология в схемах и таблицах». .

5.Е.Н. Демьянков, А.Н. Соболев «Сборник задач и упражнений. Биология 10-11», учебное пособие для общеобразовательных организаций 6. Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

Интернет-ресурсы:

  • Образовательный портал для подготовки к экзаменам https://bio-ege.sdamgia.ru/?redir=1
  • Российский общеобразовательный Портал www.school.edu.ru

7. Теоретический материал для самостоятельного изучения;

Сцепление генов - это совместное наследование генов, расположенных в одной и той же хромосоме. Количество групп сцепления соответствует гаплоидному числу хромосом, то есть у дрозофилы 4. Природу сцепленного наследования объяснил. Морган с сотрудниками. В качестве объекта исследования они избрали плодовую муху дрозофилу, которая оказалась очень удобной моделью для изучения данного феномена, так в клетках ее тела, находится только 4 пары хромосом и имеет место высокая скорость плодовитости (в течение года можно исследовать более 20-ти поколений). Итак, сцепленными признаками называются признаки, которые контролируются генами, расположенными в одной хромосоме. Естественно, что они передаются вместе в случаях полного сцепления (закон Моргана).

Полное сцепление встречается редко, обычно – неполное, из-за влияния кроссинговера (перекрещивания и обмена участками гомологичных хромосом в процессе мейоза). То есть, гены одной хромосомы переходят в другую, гомологичную ей.

Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами. Чем ближе друг к другу расположены гены в хромосоме, тем сильнее между ними сцепление и тем реже происходит их расхождение при кроссинговере, и, наоборот, чем дальше друг от друга отстоят гены, тем слабее сцепление между ними и тем чаще возможно его нарушение.

На рисунке 1:

Слева: расстояние между генами А и В маленькое, вероятность разрыва хроматиды именно между А и В невелика, поэтому сцепление полное, хромосомы в гаметах идентичны родительским (два типа), других вариантов не появляется. 

Справа: расстояние между генами А и В большое, повышается вероятность разрыва хроматиды и последующего воссоединения крест-накрест именно между А и В, поэтому сцепление не
полное, хромосомы в гаметах образуются четырех типов - 2 идентичные             родительским (некроссоверные) + 2 кроссоверных варианта. 

Рис. 1


Количество разных типов гамет будет зависеть от частоты кроссинговера или расстояния между анализируемыми генами. Расстояние между генами исчисляется в морганидах: единице расстояния между генами, находящимися в одной хромосоме, соответствует 1% кроссинговера. Такая зависимость между расстояниями и частотой кроссинговера прослеживается только до 50 морганид. Частота кроссинговера между определенной парой генов – довольно постоянная величина (хотя радиация, химические вещества, гормоны, лекарства влияют на нее; например, высокая температура стимулирует кроссинговер).

 

  Пример, основанный на опытах Моргана

Рисунок 2
Фенотипы 
А-серое тело, нормальные крылья (повторяет материнскую форму) Б-тёмное тело, короткие крылья (повторяет отцовскую форму) В-серое тело, короткие крылья (отличается от родителей)
Г-тёмное тело, нормальные крылья (отличается от родителей)

В и Г получены в результате кроссинговера в мейозе. 

Рис. 2



«Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно». 

Если скрестить мушку дрозофилу, имеющую серое тело и нормальные крылья (на рисунке самка), с мушкой, обладающей тёмной окраской и зачаточными (короткими) крыльями (на рисунке самец), то в первом поколении гибридов все мухи будут серыми с нормальными крыльями (А). Это гетерозиготы по двум парам аллельных генов, причём ген, определяющий серую окраску брюшка, доминирует над тёмной окраской, а ген, обусловливающий развитие нормальных крыльев, - доминирует над геном недоразвитых крыльев.

При анализирующем скрещивании гибрида F1 с гомозиготной рецессивной дрозофилой (Б) подавляющее большинство потомков F2 будет сходно с родительскими формами.

Это происходит потому, что гены, отвечающие за серое тело и нормальные крылья - Сцепленные гены, также как и гены, отвечающие за тёмное тело и короткие крылья, т.е. они находятся в одной хромосоме. наследование сцепленных генов называют - сцепленное наследование.

Сцепление может нарушаться. Это доказывают особи В и Г на рисунке, т. е. если бы сцепление не нарушалось, то этих особей бы не существовало, однако они есть. Это происходит в результате кроссинговера, который и нарушает сцепленность этих генов.

На рисунке 3 опыт Моргана отображен подробно.


Рис. 3


Несцепленное наследование:  два гена находятся в разных хромосомах,  гетерозигота с равной вероятностью дает четыре типа гамет:

Сцепленное наследование: два гена находятся в одной хромосоме.

а) При полном сцеплении гетерозигота дает только два типа гамет

б) При неполном сцеплении гетрозигота дает четыре типа гамет, но не с равной вероятностью. 

На вышесказанном строится 

хромосомная теория наследственности Моргана:

1. Гены находятся в хромосомах и расположены в линейной последовательности на определенных расстояниях друг от друга.

2. Гены, расположенные в одной хромосоме, составляют группу сцепления. Число групп сцепления = гаплоидному числу хромосом. Признаки, гены которых находятся в одной хромосоме, наследуются сцепленно (т.е. в тех же сочетаниях, в которых они были в хромосомах исходных родительских форм)

3. Новые сочетания генов, расположенных в одной паре хромосом, могут возникать в результате кроссинговера в процессе мейоза. Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами. Кроссинговер бывает одинарным (самый частый), двойным, множественным.

4. Учитывая линейное расположение генов в хромосоме и частоту кроссинговера как показателя расстояния между генами, можно построить карты хромосом. За единицу расстояния между генами принята частота кроссинговера = 1% (морганида, сантиморган, сМ).

Сцепленными с полом называются признаки, гены которых расположены не в аутосоме (неполовой хромосоме), а в гетеросоме (половой хромосоме).

Схема решения задач на наследование признаков, сцепленных с полом, иная, чем на аутосомное моногибридное скрещивание. В случае, если ген сцеплен с Х-хромосомой, он может передаваться от отца только дочерям, а от матери в равной степени и дочерям, и сыновьям. Если ген сцеплен с Х-хромосомой и является рецессивным, то у самки он проявляется только в гомозиготном состоянии. У самцов второй Х-хромосомы нет, поэтому такой ген проявляется всегда.

При решении задач этого типа используются не символы генов (АаВb), как при аутосомном наследовании, а символы половых хромосом XY с указанием локализованных в них генов (XАXа).

Аномалии, сцепленные с полом, чаще контролируются рецессивными генами, локализованы в Х-хромосоме и проявляются при генотипе ХY (т.е. у самцов млекопитающих и самок птиц).

Выше были рассмотрены примеры, где ген, сцепленный с полом, располагался на Х-хромосоме, но есть гены, локализованные на Y-хромосоме. У видов, у которых мужской пол гетерогаметен, этот ген может предаваться только самцам. У человека ген одного из видов синдактилии, выражающейся в образовании перепонки между 2 и 3 пальцами на ноге, локализован на Y-хромосоме, поэтому возникает только у мужчин. Известна еще одна аномалия - гипертрихоз края ушной раковины (ряды волос на ухе), передающиеся по такому же механизму. В изучаемой семье с этой аномалией она передавалась в пяти поколениях по мужской линии. Другим примером наследования, сцепленного с Y-хромосомой, является наследование перепонки между пальцами ног

8. примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).

Задание 1.

Определите признаки, характеризующий организм.

Тип вариантов ответов: (Текстовые, Графические, Комбинированные).

Варианты ответов:

1) кот

2) генотип ХВХВ

3) кошка

4) генотип ХВХь

5) генотип ХВУ

6) генотип ХьУ

Правильные варианты:

3) кошка

4) генотип ХВХь

Подсказка: решите задачу. Какое потомство ожидается от рыжего кота (XbУ) и черной кошки (XBXB)?

Задание 2.

Используя конспект урока, найдите и выделите цветом по вертикали и горизонтали в филвордеосновные понятия «теории сцепленного наследования генов».

Тип вариантов ответов: (Текстовые,Графические, Комбинированные):

Правильный вариант:Морган, кроссинговер, морганида, локус, дрозофила.

Подсказка: Все понятия связаны со сцепленным наследованием генов.

Предметы

По алфавиту По предметным областям

Классы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
angle-skew-bottom mix-copy next-copy-2 no-copy step-1 step-2 step-3 step-4 step-5 step-6 step-6