Моногибридное скрещивание у растений это скрещивание двух родительских форм различающихся аллелями

Обновлено: 04.10.2024

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Предмет __ биология _______ класс __ 10 ____

Развивающая : _ Обсуждая проблемные вопросы, применяя сравнение, анализ, синтез при самостоятельной работе с учебником и заполнении таблицы, развивать у учащихся логическое мышление и интеллектуальные, творческие способности. Продемонстрировать учащимся возможности использования знаний о законах генетики в практике медицины и сельского хозяйства. Продолжить формирование умения и навыка в решении задач по генетике. Выработать умения и навыки составлять схемы скрещивания. Развивать научное мировоззрение. Развивать личностно-смысловое отношение к генетике. Способствовать формированию коммуникативных навыков работы, развитию монологической речи. Вырабатывать навыки самооценки. ____________________________________________________________________

Воспитывающая : __ Продолжить формирование у старшеклассников эмоционально-ценностного отношения к изучению сложнейших процессов. Воспитание всесторонне развитой компетентной личности через использование знаний основных понятий генетики для объяснения законов, открытых Менделем . Воспитывать убеждённость в возможностях познания законов генетики и использования достижений науки на благо развития цивилизации. Воспитывать коммуникативные способности у старшеклассников.__________________________________________________

Тип урока: комбинированный _____________________________________________________

Форма организации урока: __ дискуссия, лекция, тестирование, просмотр видео и презентаций _ ____________________________________________________________________________________

Дидактическое обеспечение урока __ ИД, презентации, видеоролики, портреты, тестовый______ сборник, ЭУ-10 _______________________________________________________________________

ХОД УРОКА

1. Организационный этап: - работа с классом

- тема, цели и задачи урока

2. Актуализация:

* проверка д/з (заполнение таблицы)

* ответить на вопросы : Что такое ген? Что такое аллель? В каких двух состояниях бывает аллель? Основатель генетики? Что такое фенотип? Что такое генотип? Набор хромосом в гаметах? Какой организм у человека называют гетерогаметным и почему? Набор хромосом в зиготе? Какие организмы называются гетерозиготными? Какие признаки называют альтернативными? Что такое доминирование? Что такое локус? Какие гены называются аллельными? Любимый объект исследования Г. Менделя? Любимый объект исследования Томаса Моргана? Что такое чистая линия? Основной метод, использованный Г. Менделем?

* решить задачу . На звероферме в течение нескольких лет от одной пары норок был получен приплод в 225 особей. Из них 167 имели коричневый мех, а 58 - голубовато-серый. Определите, какой из признаков является доминантным? Каковы генотипы и фенотипы родителей и потомства?

1. У чебурашки большие уши и волосатая грудь – рецессивные признаки, локализованные в Х- хромосоме. Чебурашка с маленькими ушами и голой грудью, мать которой имела волосатую грудь, а отец большие уши, выходит замуж за чебурана с большими ушами и волосатой грудью. Какова вероятность появления в этой семье чебурашек и чебуранов с большими ушами и волосатой грудью?

2. У колобков аутосомный ген лысости, выступает как доминантный признак, а ген волосатости рецессивен. Колобиха, имеющая лысого брата, выкатилась замуж за лысого колобка (гомозиготен). Отец колобихи, тоже был лысым. У них родился лысый колобочек и лысая колобочка. Колобочка выкатилась замуж за волосатого колобка. Какова вероятность того, что у них родится лысый колобочек?

3. Формирование новых понятий и способов действия:

Высказывания великих людей:

1. Три пути ведут к знанию: путь размышления – это путь самый благородный; путь подражания – это путь самый легкий и путь опыта – это путь самый горький. Конфуций
2. Как приятно знать, что ты что-то узнал . Мольер
3. Любознательность создает ученых и поэтов . А. Франс
4. Я знаю, что я ничего не знаю . Сократ
5. Познание начинается с удивления . Аристотель

Научную основу исследования законов наследственности создал Грегор Мендель. Основной метод, который он разработал и положил в основу своих опытов, называют гибридологическим. Суть его заключается в скрещивании (гибридизации) организмов, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признакам. Поскольку потомков от таких скрещиваний называют гибридами , то и метод получил название - гибридологический.

Мендель проводил опыты на горохе. Мендель удостоверился, что по сравнению с другими этот вид обладает следующими преимуществами:

имеется много сортов, четко различающихся по ряду признаков ( имеются, например, сорта с белыми и пурпурными цветками, с высоким и низким стеблем, с желтыми и зелеными семенами, с гладкими и морщинистыми семенами );

растения легко выращивать;

репродуктивные органы полностью прикрыты лепестками, так что растения обычно самоопыляется; поэтому его сорта размножаются в чистоте, то есть их признаки из поколения в поколение остаются неизменными;

возможно искусственное скрещивание сортов, и оно дает вполне плодовитых гибридов.

Из 34 сортов гороха Мендель отобрал 22 сорта, обладающие четко выраженными различиями по ряду признаков, и использовал их в своих опытах со скрещиванием. Менделя интересовали семь главных признаков:

Мендель свои эксперименты проводил в течение 8 лет на садовом участке Августинского монастыря г.Брно. И до Менделя многие ученые проводили подобные эксперименты на растениях, но ни один из них не получил таких точных и подробных данных; кроме того, они не смогли объяснить свои результаты с точки зрения механизма наследственности.

В том случае, когда родительские особи отличаются друг от друга по одному изучаемому признаку, скрещивание называют моногибридным , по двум парам признаков – дигибридным , по множеству признаков – полигибридным скрещиванием

По предложению Менделя, гены обозначаются латинскими буквами. Гены одной аллельной пары обозначаются одинаковыми буквами, т.е. доминантные гены – большой, рецессивные – маленькой буквой.

♀ - обозначается женская особь (зеркало Венеры);
♂ - мужская особь (щит и копье Марса);

Х – знак скрещивания;
^ Р – родительская особь; (от латин.parents- родители)
F ₁ – гибриды первого поколения;(от латин. filius-потомтво)
F ₂ – гибриды второго поколения;
G – гаметы.

Введение терминологии для дальнейшего изучения науки генетики и решения задач
^ Ген – участок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного белка.
Аллельные гены - это пара генов, определяющих контрастные (альтернативные) признаки организма. Каждый ген этой пары называется аллелью. Аллельные гены расположены в одних и тех же участках(локусах) гомологичных (парных) хромосом.
^ Альтернативные признаки - это взаимоисключающие признаки (желтый, зеленый). Часто один из альтернативных признаков является доминантным, а другой – рецессивным.
^ Доминантный признак – это признак, проявляющийся у гибридов первого поколения при скрещивании представителей чистых линий.
Рецессивный признак - не проявляется у гибридов первого поколения при скрещивании представителей чистых линий.
Гомозигота – клетка или организм, содержащие одинаковые аллели одного и того же гена (АА или аа).
Гетерозигота – клетка или организм, содержащие разные аллели одного и того же гена (Аа).
Генотип – совокупность всех генов организма.
Фенотип – совокупность признаков организма, формирующихся при взаимодействии генотипа и среды.
^ Гибридологический метод – изучение признаков родительских форм проявляющихся в ряду поколений у потомства, полученного путем гибридизации ( скрещивания).
Моногибридное скрещивание - скрещивание родительских форм, отличающихся друг от друга по одной паре изучаемых контрастных признаков, которые передаются по наследству.
Дигибридное скрещивание – скрещивание родительских форм, отличающихся друг от друга по двум парам изучаемых признаков.

Моногибридное скрещивание.

Для первого эксперимента Мендель выбрал горох, отличающийся по одному признаку. Семена одного гороха были желтые, другого – зеленые. Он провел искусственное опыление, скрестив сорта, отличающиеся цветом семян (желтые и зеленые). Независимо от того, к какому сорту принадлежали материнские растения, гибридные семена оказались только желтыми, зеленый цвет не проявился. Такой же результат получили при скрещивании гороха с красными и белыми цветками. Проявился красный цвет. В результате этих экспериментов был сформулирован первый закон Менделя – закон единообразия гибридов первого поколения, или же закон полного доминирования.

Преобладающие признаки первого поколения называются доминантными , непроявленные признаки – рецессивными . Парные гены, определяющие альтернативные признаки, называются аллельными генами . Гены, получаемые от родителей, называются генотипом . По генотипу организмы бывают гомозиготные и гетерозиготные. Гомозиготными называются организмы, состоящие из однородных доминантных (АА) или рецессивных (аа) аллелей. Гетерозиготные организмы, наоборот состоят из разных аллелей (Аа). Совокупность внутренних и внешних признаков организма, например, цвет семян, форма, высота стебля, цвет глаз и т.д., называют фенотипом .

Все пары первого поколения единообразные: по генотипу гетерозиготные ( Аа ), по фенотипу все семена только желтого цвета, так как доминантный ген А подавляет действие рецессивного гена а . Такие гетерозиготные растения могут производить гаметы двух сортов, несущие гены А, а.

Правило единообразия: при скрещивании одной пары гомозиготных особей, ясно отличающихся друг от друга по одному признаку, в первом поколении отмечаются гибриды с единообразным генотипом и фенотипом. Его называют законом единообразия первого поколения, или законом полного доминирования.

Продолжая эксперименты, Мендель из семян первого поколения путем самоопыления получил семена второго поколения. Среди них оказались не только семена желтые, но и зеленые. Закономерность проявления признаков, характерных для обоих родителей во втором поколении, называется законом расщепления. Расщепление признаков происходит в определенном соотношении. Например ¾ семян гибридов второго поколения имели желтую окраску и ¼ - зеленую.

Закон расщепления – второй закон Менделя- при скрещивании двух потомков первого поколения между собой (двух гетерозиготных особей) во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3: 1, по генотипу 1: 2: 1.
(25% гомозиготных доминантных; 50% гетерозиготных; 25% гомозиготных рецессивных).

Для объяснения причин единообразия первого поколения и расщепления признаков во втором поколении Г. Мендель предложил гипотезу чистоты гамет . Это означает, что фактор наследственности определяет развитие любых признаков и свойств организма. Например, при скрещивании цветков красной розы с белой в первом поколении получили гибриды с красными цветками. Это результат слияния гамет красной розы с доминантным геном А и белой розы с рецессивным геном а . Поэтому в их генотипах имеются гены, определяющие и красные, и белые розы. Являясь доминирующими, гены красного цвета дают в первом поколении только красные цветки. Значит, они, имея одинаковый фенотип, в генотипе имеют два разных гена. Гамета, образуясь из такого гибрида, получает только один ген – доминирующий А или рецессивный а. В таком случае в гаметах гибридного организма аллельные гены не смешиваются друг с другом, сохраняются в чистом виде. Это и называется чистотой гамет.

Но иногда может получиться гибрид с розовыми цветками, т.е. не полностью перенявший родительские признаки, он находится в промежуточном состоянии в фенотипе. При скрещивании таких гибридов между собой во втором поколении происходит расщепление признаков. Такое промежуточное состояние признаков гибрида первого поколения называют неполным доминирование .

Доминантный признак не всегда полностью подавляет рецессивный, поэтому возможно появление промежуточных признаков у гибридов. Это явление получило название неполное доминирование. Во втором поколении расщепление по фенотипу и генотипу совпадает и равно 1:2:1.

Так, например, при скрещивании двух чистых линий ночной красавицы с красными и белыми цветками первое поколение гибридов оказывается розовым. Происходит неполное доминирование признака окраски, и красный цвет лишь частично подавляет белый. Во втором поколении расщепление признаков по фенотипу оказывается равным расщеплению по генотипу.

У человека неполное доминирование проявляется при наследовании структуры волос. Ген курчавых волос доминирует над геном прямых волос не в полной мере. И у гетерозигот наблюдается промежуточное проявление признака – волнистые волосы.

Если гетерозиготные гибриды первого поколения имеют одинаковый фенотип и похожи на одну из родительских особей, то в этом случае имеет место полное доминирование. Расщепление во втором поколении по фенотипу 3:1.

Иногда расщепление признаков во втором поколении может отклоняться от ожидаемых (3:1 - при полном доминировании, 1:2:1 - при неполном доминировании) результатов. Это связано с тем, что в некоторых случаях гомозиготы по одному из признаков оказываются нежизнеспособными. В этом случае говорят о летальных генах. Один ген может оказывать влияние на другие признаки, в результате чего снижается работоспособность. Например, серые каракульские овцы, гомозиготные по доминантному признаку серой окраски, погибают после рождения из-за недоразвития желудка. Другим примером доминантного летального гена является брахидактилия у человека ( укороченные пальцы). Гомозиготы по данному гену погибают на ранних стадиях развития зародыша, а признак проявляется только у гетерозигот.

Примером рецессивного летального гена является ген серповидно - клеточной анемии у человека. В норме эритроциты человека имеют форму двояковогнутого диска. При серповидно - клеточной анемии они приобретают вид серпа, а физиологический эффект выражается острой анемией и снижением количества кислорода, переносимого кровью. У гетерозигот заболевание не проявляется, эритроциты тем не менее все же имеют измененную форму. Гомозиготы по этому признаку в 95% случаев гибнут в раннем возрасте из - за кислородной недостаточности, а гетерозиготы вполне жизнеспособны.

Анализирующее скрещивание - скрещивание, которое проводят в том случае, когда необходимо узнать генотип одной родительской формы с доминантными признаками. Скрещивание проводят обязательно с рецессивной формой.

Если поколение все окажется единообразным, то родительская форма была гомозиготной.

Если в поколении произойдет расщепление признаков в соотношении 1:1, то родительская форма была гетерозиготной.

Анализирующее скрещивание . В целях определения генотипа растений и животных со схожими фенотипами проводят анализирующее скрещивание. Для этого скрещивают особь с неизвестным генотипом с гомозиготной особью по рецессивному признаку (аа ). Если полученные особи будут однообразны, то генотип исследуемой особи – гомозиготный; если же произойдет расщепление и проявятся два признака, то генотип – гетерозиготный. Это можно изобразить в виде решетки Пеннета:

Этот урок раскрывает основные закономерности наследования признаков от родителей к потомству. От брака кареглазой женщины и кареглазого мужчины родилась голубоглазая девочка. Возможно ли это? На этот и многие другие вопросы отвечает наука генетика..

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

Ген, аллель, хромосомы, гомозиготный, гетерозиготный, доминантный признак, рецессивный признак, моногибридное скрещивание, гибрид.

Аллельные гены- гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом. Контролируют развитие альтернативных признаков (доминантных и рецессивных - желтая и зеленая окраска семян гороха)

Альтернативные признаки - взаимоисключающие, контрастные признаки (окраска семян гороха желтая и зеленая).

Анализирующее скрещивание- скрещивание испытуемого организма с другим, являющимся по данному признаку рецессивной гомозиготой, что позволяет установить генотип испытуемого. Применяется в селекции растений и животных.

Гамета - (от греч. "гаметес" - супруг) - половая клетка растительного или животного организма, несущая один ген из аллельной пары. Гаметы всегда несут гены в "чистом" виде, так как образуются путем мейотического деления клеток и содержат одну из пары гомологичных хромосом.

Генетика (от греч. "генезис" - происхождение) - наука о закономерностях наследственности и изменчивости организмов.

Ген (от греч. "генос"-рождение) -участок молекулы ДНК, отвечающий за один признак, т. е. за структуру определенной молекулы белка.

Генотип – совокупность генов одного организма.

Гетерозигота (от греч. "гетерос" - другой и зигота) - зигота, имеющая два разных аллеля по данному гену (Аа, Вb).Гетерозиготная особь в потомстве дает расщепление по данному признаку.

Гомологичные хромосомы (от греч. "гомос" - одинаковый) - парные хромосомы, одинаковые по форме, размерам, набору генов. В диплоидной клетке набор хромосом всегда парный:одна хромосома из пары материнского происхождения, другая - отцовского.

Гомозигота (от греч. "гомос" - одинаковый и зигота) зигота, имеющая одинаковые аллели данного гена (оба доминантные АА или оба рецессивные аа). Гомозиготная особь в потомстве не дает расщепления.

Доминантный признак (от лат. "едоминас" - господствующий) - преобладающий признак, проявляющийся в потомстве у
гетерозиготных особей.

Моногибридное скрещивание-скрещивание форм, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков.

Признак рецессивный (от лат. "рецессус" - отступление) признак, который передается по наследству, но подавляется, не проявляясь у гетерозиготных потомков, полученных при скрещивании.

Фенотип - совокупность признаков и свойств организма, проявляющаяся при взаимодействии генотипа со средой обитания.

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

3.О.Л.Ващенко "Биология. Интерактивные дидактические материалы. 6-11 классы (+CDpc)

6. Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

7. Теоретический материал для самостоятельного изучения;

Моногибридное скрещивание – это скрещивание, для которого характерным является отличие родительских форм друг от друга по имеющейся одной паре альтернативных, контрастных признаков. Признаком называют любую особенность организма, любое его свойство либо качество, по которому возможно различить особи.

У растений таким свойством является, например, форма венчика (асимметричный или симметричный), его окраска (белый или пурпурный) и т. д. К признакам относят также скорость созревания (позднеспелость либо скороспелость), а также стойкость либо восприимчивость к тем или иным заболеваниям. Все свойства в совокупности, начиная с внешних и заканчивая определенными особенностями в функционировании или структуре клеток, органов, тканей, называются фенотипом. Данное понятие может быть использовано и по отношению к одному из имеющихся альтернативных признаков. Проявление свойств и признаков осуществляется под контролем существующих наследственных факторов – другими словами, генов. В совокупности гены формируют генотип.

Моногибридное скрещивание по Менделю представлено скрещиванием гороха. При этом имеют место такие достаточно хорошо заметные альтернативные свойства, как белые и пурпурные цветки, зеленая и желтая окраска незрелых бобов, морщинистая и гладкая поверхность семян и прочие. Проводя моногибридное скрещивание, Г. Мендель, австрийский ботаник Х I Х в., выяснил, что в первом поколении (F1) все гибридные растения обладали цветками пурпурного оттенка, белая же окраска не проявилась. Так был выведен первый закон Менделя о единообразии образцов первого поколения. Кроме того, ученый установил, что в первом поколении все образцы являлись однородными и по всем семи исследуемым им признакам. Таким образом, моногибридное скрещивание предполагает для особей первого поколения наличие альтернативных признаков только одного родителя, в то время как свойства другого родителя как бы исчезают. Преобладание свойств Г. Мендель назвал доминированием, а сами признаки – доминантными. Не проявляющиеся качества ученый назвал рецессивными.

Дальнейшее моногибридное скрещивание ученый проводил с целью выявить, как будет происходить наследование в третьем, четвертом и следующих поколениях. Он выращивал образцы, используя самоопыление. В результате опытов было выявлено, что растения, признаки которых являются рецессивными (белые цветки, к примеру), в последующих поколениях осуществляют воспроизведение потомства только с этими (рецессивными) свойствами. Несколько по-другому повели себя растения второго поколения, свойства которых были названы Г. Менделем доминантными (обладатели, например, пурпурных цветков). Среди этих образцов ученый, анализируя потомство, выявил две группы, имеющие абсолютные внешние различия по каждому определенному признаку. Для особей, отличающихся по двум признакам, применяется дигибридное скрещивание. Задачи по определению генотипов и фенотипов сравнительно просты, при их решении применяются законы Менделя.

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

Найдите и выделите цветом по вертикали и горизонтали в филворде

Половые клетки
Организм полученный вследствие скрещивания генетически различающихся форм.
Скрещивание особей с альтернативными признаками;
Участок ДНК
Наука о закономерностях наследственности и изменчивости
Скрещивание позволяющее определить генотип организма
Преобладание признака
Признак, который не проявляет себя, если в генотипе есть доминантный аллель того же признака. –
Различные формы одного и того же гена

Правильный вариант:

Гаметы, гибрид, гибридизация, ген, генетика, анализирующее, доминанта, рецессивный, аллель.

Подсказка: послушайте еще раз видеоролик

Вставьте пропущенные слова.

Дано: гетерозиготный темноволосый отец и мать блондинка.

Следовательно, доминирует ген ….,а рецессивен ген ….

Дано: в потомстве кота Васьки и пяти черных кошек были черные и серые котята, причем серых было в три раза больше.

Следовательно, доминирует ген . рецессивен ген …, а кот Васька …по данному признаку

Правильный вариант:

Дано: гетерозиготный темноволосый отец и мать блондинка.

Следовательно, доминирует ген тёмных волос,а рецессивен ген светлых волос.

Следовательно, доминирует ген серого цвета, рецессивный ген чёрного, а кот Васька гетерозиготный по данному признаку

Моногибридным скрещиванием называют такое, при котором родительские формы различаются лишь по одной паре альтернативных или контрастирующих признаков.

Например, отцовское растение несет пурпурные цветки, а материнское — белые, или наоборот.

Перед тем как производить скрещивание, необходимо убедиться в том, что избранные признаки родительских форм являются контрастирующих в ряду поколений, т. е. при самоопылении или близко — родственном скрещивании каждый из избранных признаков стойко наследуется. Родственные организмы, воспроизводящие в ряду поколений одни и те же наследственно константные признаки, принято называть линией.

У растений с гермафродитными цветками при искусственной гибридизации до опыления производят кастрацию цветков материнского растения, удаляя пыльники до того, как они созрели. Однополые женские цветки перекрестноопылителей заблаговременно помещают в изоляторы. В момент созревания рылец на них наносят пыльцу, собранную с цветков отцовского растения.

Когда скрещиваются растения, например, гороха, то семена, созревшие в бобе на материнском растении в год скрещивания, являются уже гибридами первого поколения (F₁). Из этих посеянных семян вырастут гибридные растения первого поколения, а в бобах этих растений в результате самоопыления разовьются семена с зародышами второго поколения (F₂). Если материнское растение имело цветки, например, пурпурные, а отцовское — белые, то цветки гибридных растений F₁ оказываются все пурпурными, растения с белой окраской цветков среди них не появляются.

От скрещивания растений, различающихся по окраске семян (желтые и зеленые), на материнском растении гибридные семена в год скрещивания оказываются только желтыми. Если исходные растения отличались по форме семян (гладкие — морщинистые), то гибридные семена F₁ на материнском растении оказываются только гладкими.

Закон доминирования — первый закон Менделя — называют также законом единообразия гибридов первого поколения, так как все особи первого поколения имеют одинаковое проявление признака.

Если гибриду первого поколения, полученному, например, от скрещивания двух форм гороха, различающихся по окраске цветка, представляется возможность самоопыляться, то в следующем поколении, т. е. в F₂ появляются растения с признаками обоих родителей. Это явление носит название расщепления. В F₂ наблюдается расщепление в совершенно определенном количественном соотношении, а именно: в среднем 3/4 от общего числа растений несут пурпурные цветки и лишь 1/4 — белые, т. е. отношение числа растений с доминантным признаком к числу растений с рецессивным признаком оказывается равным 3 : 1. Следовательно, рецессивный признак у гибрида первого поколения не исчез, а был только подавлен и проявился во втором гибридном поколении.

Каждое растение из F₂ с белыми цветками при самоопылении в следующих поколениях — F₃ и F₄ и т. д. дает растения только с белыми цветками. Растения с пурпурными цветками ведут себя иначе. Лишь 1/3 из них при самоопылении дает в F₃ и следующих поколениях растения только с пурпурными цветками, а остальные 2/3 вновь дают растения обоих типов в отношении: 3 растения с пурпурными цветками и 1 — с белыми.

Наследование пурпурной и белой окрасок цветов у Pisum sativum

Следовательно, класс растений F₃ с доминантным признаком распадается по своим наследственным задаткам в отношении 1 : 2, а все растения второго поколения дают отношение при расщеплении по одной паре наследственных задатков 1 : 2 : 1. Понятие класса здесь и в последующем употребляется в смысле группы потомков, сходных по изучаемому признаку или наследственным задаткам.

Все изложенное в отношении наследования окраски цветка приложимо и к наследованию любой другой пары альтернативных признаков, правда, при определенных условиях, о чем будет сказано ниже.

Так, при изучении наследования гладкой или морщинистой формы семян от 253 гибридных самоопыляющихся растений F₁ Менделем было получено в F₂ 7324 семени, из них гладких — 5474, морщинистых — 1850. Если отношение 3 : 1 является правильным, то при общем числе семян 7324 теоретически следовало ожидать следующее распределение: 1 /₄ семян (т. е. 7324 Х 1 /₄ = 1831) должна обладать рецессивным признаком (морщинистые), а 3 /₄ (т. е. 7324 Х 3 /₄ = 5493) — доминантным (гладкие). В опытах Менделя были получены цифры, очень близкие к теоретическим.

В другом опыте, где учитывался признак окраски семян (желтые или зеленые), Мендель получил следующее соотношение в F₂: из 8023 семян оказалось 6022 желтых и 2001 — зеленое, т. е. опять-таки отношение, очень близкое к 3 : 1.

Однако Мендель неоднократно подчеркивал, что эти отношения отражают лишь средние величины; при малом числе особей количество растений с альтернативными признаками в F₂ будет колебаться в силу случайных причин.

Данные свидетельствуют о том, что у отдельных растений имеются очевидные колебания в соотношении классов семян, но в сумме получается отношение, близкое к ожидаемому распределению 3:1. Опытные данные дали очень близкое к этому отношение — 355 : 123.

Итак, проведя моногибридные скрещивания, Мендель установил следующие закономерности наследования.

1. У гибридов первого поколения проявляется только один из пары альтернативных признаков — доминантный, рецессивный же не проявляется. Это явление было названо доминированием, а позднее — первым законом Менделя, или законом единообразия гибридов первого поколения.

2. Во втором поколении гибридов появляются особи как с доминантным признаком, так и с рецессивным, отношение первых ко вторым в среднем равно 3:1. Это явление в 1900 г. Г. де Фриз предложил назвать законом расщепления, а впоследствии оно было названо вторым законом Менделя. Потомки с рецессивным признаком в последующих поколениях при самоопылении остаются константными.

Под генотипом мы понимаем совокупность наследственных задатков, которыми обладает организм. Фенотипом называют совокупность свойств и признаков организма, которые являются результатом взаимодействия генотипа особи и окружающей среды.

Доминантную аллель, определяющую признак желтой окраски семян, Мендель обозначил заглавной буквой А, рецессивную аллель, определяющую признак зеленой окраски, — строчной буквой а; генотип доминантной формы — АА, а рецессивной — аа; гибрид F₁ — Аа. В таком случае потомки гибридов показывают расщепление в F₂, соответствующее формуле: 1АА : 2Аа : 1аа.

Соединение в процессе оплодотворения одинаковых по факторам мужских и женских гамет А и А или а и а дает гомозиготу, или гомозиготную особь АА или аа, а соединение гамет, различающихся по факторам А и а, — гетерозиготу, или гетерозиготную особь Аа.

Несмешивание аллелей каждой пары альтернативных признаков в гаметах гибридного организма называют явлением чистоты гамет, в основе второго лежит цитологический механизм мейоза.

Мендель обнаружил интересное явление изменения соотношения гомозигот и гетерозигот в ряду последовательных поколений гибрида при самоопылении. Если допустить, что в среднем все растения в ряду поколений имеют одинаковую плодовитость и жизнеспособность и принять во внимание факт расщепления гибридов во втором поколении в определенном числовом отношении (а именно 2 гомозиготных и 2 гетерозиготных растения по данному признаку), то в последующих поколениях при самоопылении всех растений число гомозигот будет увеличиваться, а гетерозигот — уменьшаться.

Для простоты Мендель предположил, что каждое растение при самоопылении дает в каждом поколении четыре семени. В таком случае соотношение гомозигот и гетерозигот по одной паре признаков будет изменяться в ряду поколений. В десятом поколении, по расчету Менделя, на каждые 2048 растений, которые должны возникнуть при взятом коэффициенте размножения, 1023 будут константными — гомозиготными по доминантному признаку, 1023 — гомозиготными по рецессивному признаку и появятся только 2 гибридные, т. е. гетерозиготные формы. Эти расчеты Менделя, как мы убедимся в последующем, имеют значение для понимания генетических основ селекции и динамики генов в популяции.

До сих пор мы говорили об одной паре альтернативных признаков, один из которых является доминантным, другой — рецессивным. Мендель исследовал у гороха семь пар таких признаков:

1) семена гладкие и морщинистые, или угловатые, 2) семядоли желтые и зеленые, 3) окраска семенной кожуры серо-коричневая и белая, 4) форма боба выпуклая и с перетяжками, 5) окраска зрелого боба желтая и зеленая, 6) расположение цветков пазушное и верхушечное, 7) стебель растения высокий и низкий. По каждой из этих семи пар признаков в отдельности в F₂ наблюдалось расщепление по фенотипу в среднем в отношении 3:1. Выражая это в процентах, можно сказать, что в F₂ было около 75% растений с доминантным и около 25% с рецессивным признаками, или доминантных гомозигот — 25%, гетерозигот — 50% и рецессивных гомозигот — 25%.

Чем же определяется парность генов, чистота гамет и строгое распределение генов в потомстве, обусловливающее расщепление в определенном числовом отношении? После того как мы познакомились в предыдущих главах с развитием половых клеток и формированием гамет, нам несложно связать наблюдавшееся Менделем явление расщепления признаков с поведением хромосом: их парностью, расхождением гомологичных хромосом в мейозе и воссоединением их в процессе оплодотворения.

Допустим, что в соматических клетках растения имеется всего одна пара гомологичных хромосом, а ген, определяющий признак пурпурной окраски цветка, обозначаемый А, находится в каждой из этих хромосом у родительского растения. Тогда соматические клетки гомозиготного растения, обладающие доминантным геном окраски цветка, должны нести две доминантные аллели АА, поскольку в соматических клетках каждая из гомологичных хромосом представлена в двойном количестве. Соответственно клетки другого родительского растения с белыми цветками имеют в гомозиготе рецессивную аллель белой окраски, т. е. аа.

В результате мейоза в каждой гамете число хромосом уменьшается в два раза и остается только одна хромосома из пары. Следовательно, ген, находящийся в этой хромосоме, в гамете представлен в виде аллелей А или а. В результате оплодотворения в гибридной зиготе восстанавливается парность хромосом, и формула гибрида будет точно такой, как ее написал Мендель — Аа. При развитии половых клеток в гибридном организме в мейозе хромосомы данной пары разойдутся в разные дочерние клетки. Тогда мужские и женские гаметы будут нести по одной из аллелей гена: А или а. Такие гаметы, как мужские, так и женские, будут образовываться в равном числе. При оплодотворении типов могут соединяться с равной вероятностью образуется четыре типа зигот.

Поведение пары гомологичных хромосом при моногибридном скрещивании

Для облегчения расчета сочетаний разных типов гамет английский генетик Р. Пеннет предложил производить запись в виде решетки, которая и вошла в литературу как решетка Пеннета. Влево от решетки по вертикали указываются женские гаметы, по горизонтали — мужские. В квадраты решетки вписываются образующиеся сочетания гамет. Эти сочетания соответствуют генотипам зигот. Решетка Пеннета особенно удобна при анализе наследования признаков сложных гибридов.

Рассмотрение приведенной схемы показывает, что расщепление по фенотипу 3 : 1 и генотипу 1:2:1 может быть осуществлено лишь при определенных условиях. Во-первых, должно происходить равновероятное образование в мейозе обоих типов гамет т. е. гамет, несущих аллель А, и гамет с аллелью а. Во-вторых, должна иметь место равновероятная встреча и сочетание этих гамет при оплодотворении. Оба эти условия, как мы знаем из предыдущей главы, обеспечиваются с большей точностью при большем числе наблюдений. В первом делении мейоза осуществляется редукция числа хромосом с расхождением гомологичных партнеров к полюсам, причем вероятность отхождения хромосом к тому или другому полюсу одинакова, как и вероятность созревания и развития гамет всех сортов. При большом числе гамет обеспечивается также и равновероятная встреча их при оплодотворении. К этим условиям необходимо добавить и еще одно — равную выживаемость всех типов зигот и развивающихся из них особей.

Анализируя моногибридное скрещивание, мы не обращали внимания на то, какое из растений было материнским и какое — отцовским. Влияет ли на свойства гибрида и на характер расщепления в его потомстве то, что материнское растение будет нести доминантный признак, а мужское — рецессивный, и наоборот? Еще до Менделя гибридизаторы заметили, что направление скрещивания обычно не влияет на признаки гибрида. Это давало основание предполагать равное участие женского и мужского полов в передаче наследственных факторов. Мендель подтвердил эти наблюдения. Доминантный признак проявляется у гибрида независимо от того, привносит ли этот признак материнское или отцовское растение. Для признаков гороха, наследование которых изучал Мендель, указанное положение было правильным.

Но надо сказать, что иногда имеются различия в передаче наследственных свойств со стороны материнского или отцовского организма, с этим явлением мы познакомимся позднее. Поэтому направление скрещивания все же принято указывать. Скрещивания двух форм между собой в двух разных направлениях называют реципрокными. Так, при скрещивании двух форм Р₁ и Р₂ в одном направлении Р₁ выступает как материнская форма, Р₂ — как отцовская (P₁XP₂), а во втором — Р₂ как материнская, Р₁ — отцовская (P₂XP₁).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Один из селективных методов в биологии — моногибридное скрещивание — позволяет получать потомство от разных видов или рас одного вида.

При этом результаты процесса будут зависеть от очередности поколения, давая чистую доминанту для первого из них и расщепление для второго, и более подробное ознакомление с его основными законами и понятиями поможет найти ответы на важные вопросы.

Основные термины и понятия

В основе любой схемы моногибридного скрещивания лежит генетика — наука, изучающая все ключевые закономерности наследственности и изменчивости организмов вследствие селекции. И главный вопрос, который изучается при исследовании моногибридного скрещивания, — моногенное наследование. Под ним подразумевается наследование, проявление которого обусловлено одним конкретным геном с его различными формами-аллелями.

Их краткая характеристика такова:

Помимо моногибридного, существует еще несколько типов скрещивания, обладающих особыми свойствами и закономерностями.

Что касается рассматриваемого типа, осуществляемого только по одной паре признаков, то его можно условно классифицировать по двум схемам моногибридного скрещивания. Одна из них подразумевает полное доминирование, в результате которого может проявляться только преобладающий признак.

Если же доминирование является неполным, то признак принимает среднее или, как его еще принято называть, промежуточное значение между доминантой и рецессивным геном.

Научные опыты и примеры

Первым ученым, которому удалось выявить и доказать существование определенных закономерностей наследования признаков при моногибридном скрещивании, стал австрийский монах-августинец Грегор Иоганн Мендель, изучавший биологию и ботанику. Произошло это важное для науки открытие в XIX веке в результате проведения опыта, в процессе которого ученый провел скрещивание гороха, имеющего пару отличительных признаков.

Первый закон Менделя

Для того чтобы определить наличие закономерности при скрещивании разных живых организмов и выполнить составление на основе полученных результатов таблицы вероятности формирования наследственных признаков, Менделю пришлось анализировать 22 сорта гороха, имеющих отличительные характеристики по ключевым показателям.

Речь шла о следующих различиях, задействованных в опыте родительских бобовых культур:

По форме семени. Для проведения опыта Мендель использовал не только круглое, но и морщинистое семя.
По цвету. Задействованы были сорта с желтым и зеленым семенем.
По форме самих бобовых. Ученый применял как гладкие, так и сморщенные горошины.
По расположению цветочных бутонов на стебле. В используемых сортах цветки располагались в пазухах и на верхушках растений.
По высоте самого растения. В эксперименте приняли участие как карликовые сорта, так и культуры нормального размера.

Главное различие между первым и вторым законом Менделя заключается в характеристиках, свойственных I и II поколениям, полученным в результате селекции родителей с противоположными генами.

Так, согласно наблюдениям ученого при скрещивании двух разных особей, первое гибридное поколение получается одинаковым, походя только на одного из родителей (I закон Менделя), тогда как уже в его потомстве будет наблюдаться расщепление по фенотипу в соотношении 3 к 1.

При более подробном рассмотрении опытов выясняется, что перед процедурой скрещивания Мендель использовал только чистые родительские линии культур, получая интересующее его поколение посредством проведения их опыления. Еще одним ключевым моментом, который выделял ученый, заключался в том, при проведении опыта с растениями, обладающими альтернативными генами, один из них в итоге не будет передан потомку в первом поколении.

По теории Менделя, именно те признаки, которые передаются следующему поколению, будут называться доминантными, тогда как другие гены, так и не получившие своего проявления, — рецессивными, то есть подавляемыми. Примечательно, что эти результаты впоследствии были объяснены таким биологическим процессом, как мейоз, но ученый не мог этого знать, поскольку это открытие еще не было сделано.

Если же рассматривать это понятие сейчас, то объясняется оно особым взаимоотношением генов, ведь в природе нет равнозначных аллелей, и все они доминируют или рецессируют по сравнению друг с другом в условиях анализа конкретных признаков. В итоге получается, что в случае проникновения вместе с гаметой в зиготу двух разных аллелей (гетерозигота), проявится та из них, которая будет преобладать.

Что же касается гена рецессии, то он может проявиться только тогда, когда конкурирующая с ним аллель также окажется подавляемой (гомозигота), причем с равной степенью вероятности. Стоит отметить, что в первой закономерности, выведенной австрийским ученым, применялись исключительно идентичные по генотипу и фенотипу растительные организмы, оттого ей и было присвоено название закона единообразия I поколения.

Вторая закономерность

Выведя первую закономерность, ученый решил не останавливаться на достигнутом, решив вырастить полученное в результате селекции гибридное семя и задействовать его в проведении дальнейших опытов. Каково же было его удивление, когда при последующем скрещивании выращенных гибридов с чистопородными видами, стало возникать расщепление между поколениями второго порядка, причем по строго определенной схеме.

То есть при скрещивании выведенного доминанта первого поколения с рецессивным геном в их потомстве присутствовали представители и первого, и второго гена в соотношении ¾ (из четырех три горошины доминирующие желтые и одна подавляемая зеленая), что было невозможно при первом опыте с чистопородными особями. Естественно, речь идет о статистической погрешности, высчитанной Менделем от общего количества исследуемых горошин второго поколения.

Проще говоря, необязательно родить четверых детей, чтобы самый младший из них унаследовал рецессивный голубой цвет глаз отца или бабушки, а первые три — доминирующий карий по материнской линии. Так, результат расщепления может возникать сразу, проявляясь у первого ребенка, другое дело, что вероятность такого проявления будет составлять ¼ против ¾, свойственной доминанте.

Задачи и их решение

Изучив первый и второй закон моногибридного скрещивания Менделя, стоит закрепить полученные знания на практике. И существует множество простых задач по моногибридному скрещиванию с решением, ознакомление с которыми поможет не только не совершать распространенных ошибок, но и научиться неплохо разбираться в рассматриваемом вопросе в целом.

Цвет глаз

Одна из популярных тем — цвет глаз, который может унаследовать ребенок от своих родителей. К примеру, в семье Никитиных дочь родилась с карими глазами, а сын с голубыми, тогда как их мать голубоглазая, а ее родители кареглазые. Вопрос заключается в том, по какому принципу идет унаследование этого признака и каким генотипом обладают члены семьи.

Чтобы ответить на него, необходимо в первую очередь проанализировать генотип голубоглазой матери и ее кареглазых родителей, ведь так как коричневый цвет преобладает над голубым, то такая наследственность становится возможной только в случае гетерозиготности дедушки и бабушки (Аа).

Что же касается детей, то кареглазая дочь также является гетерозиготной, тогда как ее брат, получивший по наследству голубые глаза, как и сама мать, напротив, относятся к гомозиготным с сочетанием aa по рецессивному признаку (карие глаза подавляют голубые).

Гребень птицы

Знание основных понятий моногибридного скрещивания зачастую применяется на практике и в народном хозяйстве, позволяя фермерам выводить определенную породу птицы, скота и другой живности. Хорошим тому примером может стать задача о петухе и двух курицах с гребнем розовидного типа, при скрещивании которых удалось вывести 14 цыплят с аналогичным признаком от одной несушки и 9 от другой, притом что 7 из них унаследовали родительский ген, а оставшиеся 2 — нет, получив листовидную пластинку на головке.

Вопрос к заданию, как и в предыдущем случае, заключается в определении генотипов всех трех участников скрещивания с учетом того фактора, что сам признак относится к аутосомным моногенным генам. Уже из одного только условия становится очевидно, что первая курица была гомозиготной, дав чистопородный выводок. Однако этого нельзя сказать о второй несушке, которая дала небольшой процент цыплят с отличающимся признаком, являясь гетерозиготной.

А так как количество цыплят с другим геном оказалось гораздо меньшим по сравнению с основным, становится очевидно, что он является рецессивным, уступая доминанте, коей и является аллель розовидного гребня.

Анализ по двум признакам

Естественно, биологические задачи не ограничиваются проведением анализа по одному только гену. К примеру, может потребоваться вычислить наследственность по цвету и по превосходству одной руки над другой. При этом условие задачи может иметь следующее содержание:

Дано: у праворуких родителей с карими глазами родились двойняшки. Один из младенцев унаследовал родительский цвет глаз, но получил преобладание левой руки над правой, тогда как второй родился правшой, но с голубой радужкой.
Найти: необходимо вычислить признаки, которые может получить следующий ребенок в семье.

Для решения этой задачи необходимо определить генотипы всех перечисленных членов семьи, отталкиваясь от того факта, что карие глаза доминируют над голубыми, а преимущество правой руки перед левой. В итоге получается, что оба родителя по первому и второму признаку имеют генотипы Аа и Вв, соответственно. По такому же принципу можно расписать и генотип детей, представив его в виде комбинации А_Вв для первого близнеца и АаВ_ - для второго. На основе этих данных составляется вспомогательная таблица Пеннета:

Из представленных 16 вариантов только 9 подходят под заданные условия. Это означает, что вероятность появления в семье младенца, который будет иметь идентичные родительским признаки, соответствует 9/16.

Читайте также: