Передача наследственных признаков, законы Менделя

|

Биология

Каждый из нас участвует в своеобразной «генетической лотерее», где получает от наших родителей определенный набор признаков. Но есть ли правила у этой биологической машины по определению нашего цвета глаз, роста и пристрастия к яичнице по утрам? Безусловно, есть. И в данном уроке мы c ними познакомимся.
За передачу и хранение наследственной информации в организме отвечает ДНК. Связываясь с белками, ДНК укомплектовывается в хромосомы. Отдельные участки хромосом, лежащие в аналогичных местах на них – аллельные гены – определяют, какой признак проявится в организме.
Законы наследования таких признаков разработал Грегор Мендель. Первый закон Менделя – закон единообразия – гласит, что при скрещивании двух чистых линий организмов потомки будут единообразными генетически и внешне. Второй закон – закон расщепления – объясняет, в каком соотношении распределятся генотипы и фенотипы при скрещивании потомков первого поколения организмов между собой. И третий закон Менделя – закон независимого наследования признаков – показывает, как могут комбинироваться 2 и более признаков при скрещивании организмов с различным их провялением.
Содержание
Елизавета Кулаева
Курирую урок, все предложения пишите в комментариях под уроком или личным сообщением
Хотите делать уроки с нами?
Вводное тестирование
Проверь готовность к уроку
Начать тест
Признак – это…
Далее
Проверить
Показать результаты
Что такое наследственность?
Далее
Проверить
Показать результаты
Что такое изменчивость?
Далее
Проверить
Показать результаты
Хм...
Ты еще не готов к этому уроку
Заново
Молодец
Начинай изучать урок
Заново
Отлично
Полный вперёд!
Заново

У человека в гене зашифрован один признак

ДНК отвечает за комплексный набор признаков

Важнейшая молекула в процессе передачи информации о том, каким будет живой организм - это ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота).

Последовательность составных частей этой молекулы (нуклеотидов) определяет структуру белка или РНК, которые тем или иным образом влияют на развитие организма. Таким образом, ДНК - это "биологический код", выполняемый каждой клеткой живого организма.

Состоит эта молекула из 4 типов нуклеотидов (аденин, тимин, цитозин и гуанин), связанных с фосфатной группой и сахаром дезоксирибозой в составе нуклеотидов. Молекулы удерживаются вместе с помощью водородных связей: между тимином и аденином таких связей 2, а между гуанином и цитозином - 3.
ДНК
—дезоксирибонуклеиновая кислота, биополимер, состоящий из мономеров - нуклеотидов
ДНК
ДНК
Хромосома
Ядро
Клетка

Ген отвечает за конкретный признак

Каждый из участков ДНК, определяющий возможность развития отдельного элементарного признака и вносящий свой вклад в генотип, называется геном. Он отвечает за один из множества признаков живого организма, например, цвет волос или глаз (чаще всего гены кодируют различные белки).

С развитием наших знаний о генетике мы выяснили, что гены не разбросаны в ДНК беспорядочно, они находятся в хромосомах– структурах, в которых ДНК плотно «упакована» с помощью специальных белков.

В хромосомах гены имеют «местоположение» или локус.

В ядре клетки каждая из хромосом имеется в двух экземплярах. В этой паре хромосом есть гены, расположенные в одинаковых локусах. Подобные гены называются аллельными генами (или просто аллелями)
Ген
— участок ДНК, кодирующий тот или иной признак организма хромосомы - структуры, в которых ДНК, "упакованная"вместе с белками, хранится в ядре
Геном
— совокупность генов, содержащихся в половой клетке организма
Локус
— "место" гена в хромосоме
Аллельные гены
Цвет глаз
Аллельные гены
— гены, лежащие в одинаковых локусах и кодирующие разные вариации одного и того же признака
Тип крови
Цвет волос
Рост

Признаки в паре хромосом могут не совпадать

В таком случае организмы можно поделить на 2 категории. У первых аллельные гены будут полностью совпадать по своей нуклеотидной последовательности, и такие организмы являются гомозиготами. А те, у кого аллельные гены различаются (и соответственно, различаются закодированные в них признаки), являются гетерозиготами.
Гомозиготы
— организмы, несущие 2 одинаковые формы аллельного гена
Гетерозиготы
— организмы, несущие различные формы аллельного ген
Гетерозиготная хромосома
Гомозиготная хромосома
Гомозиготная хромосома
Гетерозиготная хромосома
Голубые глаза
Светлые волосы
Карие глаза
Светлые волосы
Голубые глаза
Тёмные волосы

В половой клетке всегда находится одна копия аллельного гена

Перед тем, как мы приступим к изучению принципов наследственности, следует запомнить один важный пункт: после мейоза в половой клетке организма (гамете), всегда оказывается только одна копия аллельного гена, следовательно, гаметы чисты от другой копии аллельного гена и несут в себе один вариант признака. Это называется законом чистоты гамет.
Гаметы
— половые клетки организма

Как же взаимодействуют гены при передаче ?

Есть множество вариантов взаимодействия генов, но самый простой – доминирование одной формы аллельного гена над другим. В таком случае аллельные гены также делятся на 2 типа. Один из генов будет определять проявление признака только в гомозиготном состоянии, он называется рецессивным (подавляемым). А другой и в гетерозиготе, и в гомозиготе, состоящей только из данных форм аллельного гена, будет проявлять свой закодированный признак. Такой ген называется доминантным (подавляющим).
Доминантный признак
— признак, проявляющийся как в гомозиготном, так и в гетерозиготном организме
Рецессивный признак
— признак, проявляющийся только в гомозиготном организме
Проверь себя
Водородных связей между гуанином и цитозином
Далее
Проверить
Показать результаты
Участок ДНК, определяющий 1 признак, называется
Далее
Проверить
Показать результаты
"Местоположение" гена в хромосоме - это
Далее
Проверить
Показать результаты
Надо еще позаниматься
Заново
Молодец, двигайся дальше
Заново

Первое поколение при скрещивании несёт один из признаков родителя

Именно по этой причине данный закон называется также законом единообразия. Впервые это заметил и сформулировал Грегор Мендель, когда проводил эксперименты на горохе.
При скрещивании двух гомозиготных организмов, относящихся к разным чистым линиям и отличающихся друг от друга по одной паре аллелей, всё первое поколение (F1) гибридов окажется единообразным и будет нести проявление признака одного из родителей.
Чистая линия
— организмы, которые при скрещивании друг с другом дают потомство с набором одних и тех же признаков (гомозиготные особи)
Первый закон Менделя
Каждая из гомозиготных горошин дает гаметы одинакового типа, которые в итоге приводят к одинаковому гетерозиготному потомству (100% потомков желтые по фенотипу).
♂ - мужской организм
♀ - женский организм
x - знак скрещивания
Р - родительские организмы
A, B, C, D - гены, которые кодируют доминантные признаки
a, b, c, d - гены(парные, аллельные), которые кодируют рецессивные признаки
F1 , F2 - потомки, гибриды первого и второго поколения
Гибрид
— организм, полученный в результате скрещивания генетически различных форм
Чтобы все понять, пройдем путь естествоиспытателя, который установил законы наследственности экспериментальным путем.

Мы выращиваем горох, и уже на протяжении многих поколений растений у нас есть две линии: та, в которой горох всегда желтый, и та, в которой горох всегда зеленый. Опылим растение из одной линии пыльцой растения из другой линии, подождем и посеем полученные семена. Что получилось?

А вышло так: все растения давали желтые горошины. Это значит, что доминантный признак цвета у гороха – желтый.
Проверь себя
Первый закон Менделя - это….
Далее
Проверить
Показать результаты
Грегор Мендель проводил опыты на:
Далее
Проверить
Показать результаты
Надо еще позаниматься
Заново
Молодец, двигайся дальше
Заново

Развитие генетики

В 1865 году Грегор Мендель – монах-августинец, представил результаты опытов, над которыми работал в течение 7 лет, Обществу естествоиспытателей в Брюнне. Его знаменитые опыты с горохом увенчались успехом и составляли опору для стройной теории наследования признаков. Но труды Менделя в дальнейшем были забыты, а законы наследования «переоткрыты» заново в начале XX века с развитием представлений человечества о генах.
Грегор Иоганн Мендель, 1822–1884
Грегор Иоганн Мендель, 1822–1884

Второе поколение несет признаки в соотношении 1:2:1

Мендель сформулировал этот закон в результате продолжения эксперимента. Иначе он называется законом расщепления.
При скрещивании двух гетерозиготных потомков первого поколения между собой, во втором поколении наблюдается расщепление в определённом числовом отношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1.
Фенотип
— совокупность всех внешних признаков организма
Второй закон Менделя
Теперь скрестим гетерозиготное потомство, которое мы наблюдали в предыдущем эксперименте, между собой. Каждый из организмов даст гаметы двух типов: с доминантным (А) и рецессивным (а) признаком.
Мы получили 3 различных генотипа семян: доминантные гомозиготы, гетерозиготы и рецессивные гомозиготы. А фенотипа оказалось 2 - желтые и зеленые семена.
AA, BB, CC, DD - генотипы моногомозиготных особей по доминантному признаку
aa, bb, cc, dd - генотипы моногомозиготных особей по рецессивному признаку
Aa, Bb, Cc, Dd - генотипы моногетерозиготных особей
Генотип
— совокупность всех генов организма
Проверь себя
Родительские организмы обозначаются:
Далее
Проверить
Показать результаты
Второй закон Менделя - закон…
Далее
Проверить
Показать результаты
Надо еще позаниматься
Заново
Молодец, двигайся дальше
Заново

При скрещивании особей с большим количеством признаков мы получаем множество вариантов потомков

Третий закон Менделя иначе называется законом независимого наследования признаков.
При скрещивании двух особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях (как и при моногибридном скрещивании).

Такое скрещивание с двумя признаками будет называться дигибридным (соответственно, если исследуемый признак всего один, как в примерах выше, то скрещивание моногибридное).
Моногибридное скрещивание
— скрещивание организмов, отличающихся по одному исследуемому признаку
Дигибридное скрещивание
— скрещивание, проводящееся между организмами, отличающимися по двум исследуемым признакам
Третий закон Менделя
Классический пример - цвет и структура семян гороха (зеленые или желтые, гладкие или морщинистые). Пусть у нас доминантными признаками будут желтый цвет и гладкая кожица (А, В), а рецессивными - зеленый цвет и морщинистая кожица (a, b). Скрестим горох с полностью доминантным и рецессивным генотипами, напишем все возможные сочетания гамет друг с другом и посмотрим на результат для скрещивания во втором поколении.
В первом поколении у нас получилось однообразное гетерозиготное потомство. А вот во втором - огромное разнообразие генотипов и фенотипов. Гаметы комбинируются друг с другом случайно и в каждой гамете образуется случайное сочетание двух разных аллельных генов). При этом гены цвета и структуры семян (А и В) никак не влияют на наследование друг друга, то есть наследуются независимо, что и является причиной образования такого большого количества вариантов генотипов и фенотипов. Фенотипы в данном случае распределяются по формуле 9:3:3:1.
P
F2
F1

Проверь себя
Закон независимого наследования - это…
Далее
Проверить
Показать результаты
Соотношение фенотипов в третьем законе Менделя
Далее
Проверить
Показать результаты
Скрещивание по двум признакам
Далее
Проверить
Показать результаты
Надо еще позаниматься
Заново
Молодец, двигайся дальше
Заново

Значение открытия законов Менделя

Законы Менделя были переоткрыты в 1900 г. тремя учеными независимо друг от друга. После переоткрытия данных закономерностей началось стремительное развитие генетики и селекции, что привело к появлению множества новых сортов растений, пород животных, а также объяснило природу некоторых наследственных заболеваний у человека. Вместе с тем, некоторые результаты исследований не укладывались в результаты, ожидаемые согласно законам Менделя, что привело к расширению знаний о иных вариантах наследования признаков (неполное доминирование, кодоминирование, сцепленное с полом наследование и т.д.).
Наследственность
— способность живых организмов передавать свои признаки потомству
Изменчивость
— свойство потомства приобретать признаки, отличные от признаков родительских организмов
Наследование согласно законам Менделя у человека
Некоторые признаки у нас также наследуются по законам Менделя. Самые яркие примеры - цвет волос (темные или светлые) и цвет глаз (карие или голубые). Cветлые волосы и голубые глаза - это рецессивные признаки, а темные волосы и карие глаза - доминантные.
Девочка с карими глазами
Девочка с голубыми глазами
Проверь себя
Какие признаки у человека наследуются согласно законам Менделя
Далее
Проверить
Показать результаты
Надо еще позаниматься
Заново
Молодец, двигайся дальше
Заново

Резюме

Законы Менделя - первые открытые человеком закономерности наследования признаков. Именно с них началась история развития генетики. Несмотря на то, что сейчас наука о наследственности и изменчивости шагнула далеко вперед, все ученые в данной области ценят колоссальный вклад Менделя в генетику.

Кратко о наследственности

1
Закон единообразия - первое поколение при скрещивании несет один из признаков родителя.
2
Закон расщепления - второе поколение несет признаки в соотношении 1:2:1 по генотипу и 3:1 по фенотипу.
3
Закон независимого наследования признаков - при скрещивании особей с большим количеством признаков мы получаем множество вариантов потомков.
Выходное тестирование
Проверь как изучил урок
Начать тест
Гены упакованы в…
Далее
Проверить
Показать результаты
Признак, который фенотипически проявляется в гетерозиготном состоянии -…
Далее
Проверить
Показать результаты
Второй закон Менделя - это…
Далее
Проверить
Показать результаты
Как обозначается в схеме скрещивания потомство в 3 поколении?
Далее
Проверить
Показать результаты
Хм...
Ты еще не готов к этому уроку
Заново
Молодец
Начинай изучать урок
Заново

Урок разработали

Можно копировать, распространять, улучшать, при условии указания авторства, ссылки на урок и сохранения данной лицензии у производного материала
Под свободной лицензией
CC-BY-SA-4.0
АВТОР
РЕДАКТУРА
ОФОРМЛЕНИЕ
ИСПОЛЬЗОВАЛИ

Помогите улучшить

Мы рады любой помощи по улучшению урока. Пишите комментарии с предложениями, отмечайте понятные или непонятные элементы урока.
Made on
Tilda