основы генетики - Томский техникум железнодорожного
реклама
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА РФ ТОМСКИЙ ТЕХНИКУМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Н. Н. Середа ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ Учебное пособие 2006 Одобрено на заседании цикловой комиссии. Протокол № ___ от «___»___________2006г Председатель_____________Е.П. Лукашева Автор: Рецензент: УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по УМР ________________ Е.Н. Соколова «____» __________2006 г Н.Н. Середа, преподаватель высшей категории М.Л.Усольцева, преподаватель спецдисциплин высшей категории ТЭПК О.В. Москалева, преподаватель естественных дисциплин второй категории Нормоконтролер О.Д. Прокудина преподаватель технических дисциплин высшей категории Учебное пособие разработано для студентов I курса всех специальностей, изучающих курс общей биологии. Содержание пособия раскрывает действия основных законов генетики на развитие и проявление признаков и свойств человека. Предложенный материал соответствует учебной программе. 3 Содержание 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Введение ………………………………………………..……………………………. Основы генетики………………………………………..…………………..……….. Генетические термины и символика.………………..……………………..……… Основные законы генетики……………………………...…..……………..……….. ……………..…………………..…………………..…… Типовое решение задач…..………………………………….…………….………… Задачи по моногибридному скрещиванию………………..……………..………… Задачи по дигибридному скрещиванию…………………………………..………… Сцепленное наследование…………………………………..……………..………… Задачи на сцепленное наследование………………………………………..………. Список использованных источников…………………………….….……………… Приложение А Наследование признаков у человека…………….….…………… 3 4 6 10 12 14 16 22 24 28 29 4 1 Введение Настоящее учебное пособие предназначено для студентов техникума, изучающих курс общей биологии на базе основного общего образования. Расположение материала соответствует последовательности изучения тем раздела «Основы генетики и селекции» в учебнике для студентов средних специальных учебных заведений под редакцией Мамонтова С.Г., Захарова В.Б. – «Общая биология». Каждой теме, в учебном пособии, предшествует вводный текст, в котором кратко излагаются теоретические вопросы, приведены принятые в генетике терминология и обозначения признаков и свойств, показана методика решения задач. Для проверки уровня усвоения теоретического материала по каждой теме, предложены вопросы и разноуровневые задачи для самостоятельного решения. Выполнение заданий начинается с анализа типовых задач, которые составлены по возрастанию сложности решения, чтобы первые задачи были доступны всем студентам. Студенты часто считают генетические задачи скучными, поэтому закономерности наследования признаков, в данном пособии, рассматриваются на примере наследования признаков и свойств человека. Решение генетических задач помогает не только лучше понять и усвоить главные законы, но и развивает логическое мышление. 5 2 Основы генетики Биологические науки на современном этапе достигли небывалых успехов, которые, прежде всего, связаны с раскрытием механизмов и сущности явлений наследственности. Испокон веков человек стремился узнать, почему от каждого живого организма рождается ему подобный и при этом, не отмечается абсолютной схожести родителей и потомства ни в физических признаках, ни в характере. Живое на Земле представлено необычайным разнообразием форм, множеством видов живых существ, в настоящее время уже известно около 350 тысяч видов растений и 1,5 миллионов видов животных. Знание генетики помогает понять возникновение и развитие жизни, открывает материальную основу эволюционных преобразований. Генетика как наука возникла на рубеже XIX и XX веков. Официальным годом ее рождения считается 1900 год, когда три ученых из разных стран: А.Корренс из Австрии, К.Чермак из Швейцарии и Г.Де Фриз из Голландии независимо друг от друга в своих исследованиях обнаружили, что в передачи отдельных признаков от родителей потомству существуют определенные закономерности. Однако эти закономерности были установлены еще в 1865 году на садовом горохе чешским ученым – естествоиспытателем Грегором Менделем. Закономерности генетики, в большинстве случаев, носят универсальный характер, они одинаково важны и для растений и для животных и для человека. Обнаружение связей между строением генов и белков привело к созданию молекулярной генетики, интенсивно развивается иммуногенетика, изучающая генетические основы иммунных реакций организмов. Выявлена генетическая основа многих заболеваний человека или предрасположенность к ним. В данном методическом пособии изложен материал в соответствии применения закономерностей наследования на примере наследования признаков и свойств человека. Решение генетических задач помогает не только лучше понять главные законы наследования признаков, но и позволяет вызвать интерес к изучаемой науке. Познав закономерности наследования признаков призадуматься о последствиях использования наркотических веществ, алкоголя и табакокурения. Основные понятия генетики Цель: Познакомить с основными генетическими методами исследования наследования признаков и свойств организмов, терминологией генетики. Знать: 1 Что изучает генетика. 2 Кто был первооткрывателем закономерностей наследования признаков. 3 Основные методы исследования в генетике. Уметь: 6 1 Понимать и применять терминологию генетики при решении задач и объяснении проявления признаков или явлений. Генетика (от греческого «генезис» - происхождение), изучает два фундаментальных свойства живого – наследственность и изменчивость. Генетика относительно молодая наука, датой ее рождения считается 1900 год, когда были заново открыты установленные Г.Менделем в 1865 г. закономерности наследования признаков. С этого момента начинаются широкие исследования, в ходе которых, были сформулированы представления о мутациях, популяциях и чистых линиях организмов, хромосомная теория наследственности. Открыт закон гомологических рядов наследственной изменчивости. Новый этап развития генетики связан с усовершенствованием техники позволили установить выявлена научных исследований. Сложные современные приборы строение нуклеиновых кислот, расшифровать генетический код, генетическая основа многих наследственных заболеваний человека или предрасположенности к ним. На знаниях генетики основана вся селекционная работа в сельском хозяйстве, разработаны и активно внедряются в практику новые методы биотехнологии и генетической инженерии. Методы изучения наследования признаков Таблица 1 Название метода Характеристика метода Анализ Гибридологический закономерностей признаков организмов изменчивость наследования при отдельных отдельных свойств половом размножении. генов при их А и также комбинации и взаимодействии Изучение хромосомных наборов (кариотипы), отдельных хромосом, Цитогенетический ДНК человека и других организмов с помощью светового и электронного микроскопов Составление родословных человека, животных, позволяющие Генеалогический выявить тип и характер наследования признаков в поколениях Исследование идентичных (однояйцевых) близнецов с одинаковыми Близнецовый генотипами, что позволяет выяснить влияние среды на формирование признаков Определяет частоту встречаемости различных генов в популяциях Популяционно- организмов, что позволяет вычислить число особей. Обладающих статистический мутантными генами, составляющими резерв наследственной изменчивости популяции. 7 Генетика - наука, изучающая закономерности и материальные основы наследственности и изменчивости организмов, а также механизмы эволюции живого. 3 Генетические термины и символика Термины Моногибридное скрещивание - родительские формы, наследственно различающиеся по одной паре признаков или свойств. Дигибридное скрещивание - родительские формы, наследственно различающиеся по двум парам признаков или свойств. Полигибридное скрещивание - родительские формы наследственно различающиеся по нескольким парам признаков или свойств. Наследственность - способность организмов передавать следующему поколению свои признаки и свойства, т.е. воспроизводить себе подобных. (создает непрерывную преемственность признаков, свойств и особенностей развития в ряду поколений) Ген - участок молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), несущий информацию о структуре одного вида белка. Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно (А; а; B; b…) Генотип- совокупность всех наследственных свойств и признаков особи, наследственная основа организма, составленная совокупностью генов (Аа; Bb; ААBb…) Кроссинговер - процесс, приводящий к возникновению новых комбинаций генов. Аллели – различные формы одного и того же гена (А; а; B; b…) Фенотип – совокупность всех признаков и свойств организма, сформировавшихся на базе генотипа в процессе его индивидуального развития Множественное действие аллельных генов – проявление одного признака или свойства контролируется несколькими генами (а1 а2 а3 …….аn) Гамета - половая клетка, имеющая гаплоидный (одинарный) набор хромосом, образуются в результате процесса гаметогенеза (человек – 23 хромосомы) Соматические клетки – имеют диплоидный набор хромосом (у человека – 46, 23 пары) и различаются по половым хромосомам Половые хромосомы - хромосомы, определяющие пол (у человека XX – женщина, XY – мужчина) Зигота - оплодотворенная яйцеклетка с диплоидным (двойным) набором хромосом (человек – 46 хромосом) Аутосомы- хромосомы, одинаковые для мужского и женского организма (у человека 22 пары аутосом) 8 Гомозигота – организм, имеющий два одинаковых аллельных гена и образующий один вид гамет по данной аллели (аа; АА; bb; ВВ; AAbb; ааВВ…) Гетерозигота - организм , имеющий разные аллели одного гена и образующий два вида гамет (Аа; Вb; АаВb; ААВb; АаВb…) Доминирование – явление преобладания признака или свойства (Аа; Вb; Сс…) Признак - особенности строения на любом уровне организации Свойство - любая функциональная особенность, в основе которой лежит один или несколько признаков Доминантный признак - преобладающий признак или свойство (проявляется в гомозиготном и гетерозиготном состояниях А; В; С…) Рецессивный признак - подавляемый признак или свойство (проявляется лишь в гомозиготном состоянии а;b;с…) Изменчивость – способность организмов изменять свои признаки и свойства ( изменение наследственных задатков - генов и, как следствие, изменение их проявления в процессе развития организмов) Модификационная изменчивость (фенотипическая, ненаследственная) – - приобретение новых признаков и свойств под воздействием факторов окружающей среды (не затрагивает структуру наследственного материала; возможность изменений того или иного признака под воздействием фактора среды определяется генотипом организма) Норма реакции - пределы модификационной изменчивости данного признака. Мутации – изменения структуры наследственного материала (ген) на разных уровнях его организации Мутационная изменчивость (генотипическая, наследственная) - приводит к образованию уникальных генотипов (скачкообразные и устойчивые изменения единиц наследственности – генов, способствуют изменению наследственных признаков) Символика P - Родительские организмы, отличающиеся наследственными задатками F - Дети (F1 F2 F3 …….Fn) A- Доминантный признак a – рецессивный признак Aa – аллельные гены одного признака или свойства (гетерозигота, при моногибридном скрещивании) AA - аллельные гена доминантного признака или свойства (гомозигота, при моногибридном скрещивании) aa – аллельные гена рецессивного признака или свойства (гомозигота) 9 AABB; aaBB; AAbb… – гомозигота при дигибридном скрещивании AaBB; AaBb; AABb ;AaBb… –гетерозигота при дигибридном скрещивании Самостоятельная работа Каждому термину, указанному в левой колонке, подберите соответствующее ему определение, приведенному в правой колонке. Таблица 2 № Термин 1 Наследственность 2 Изменчивость Определение А Различные формы одного и того же гена Б Совокупность всех признаков и свойств организма В Способность живых организмов передавать свои признаки 3 и свойства, а также особенности развития из поколения в Ген поколение Г Способность организмов приобретать новые признаки и 4 Генотип свойства Д Участок молекулы ДНК, или хромосомы, определяющий 5 Фенотип развитие определенного признака Ж Любая функциональная особенность, в основе которой 6 Аллельные гены лежит один или несколько признаков З Половая клетка, имеющая гаплоидный (одинарный) набор 7 8 Признак Свойство хромосом. Е Организм, имеющий два одинаковых, аллелных гена И Включает хромосомы, одинаковые для представителей 9 Гетерозиготный организм обоих полов К Организм, имеющий, два различных варианта одной и той 10 Гомозиготный организм же аллели и образует два сорта гамет Л Признак, проявляющийся фенотипически как в 11 Гамета гомозиготном, так и гетерозиготном состояниях М Особенности строения на любом уровне организации 12 Соматические клетки 13 Аутосомы живой материи Н Проявляется в гомозиготном состоянии О Совокупность всех внутренних и внешних признаков и 14 Рецессивный признак свойств, сформировавшихся на базе генотипа в процессе его индивидуального развития П Мужские и женские клетки, различающиеся по половым 15 № 15 17 Диминантный признак Термин Гибридизация Моногибридное скрещивание 18 Полигибридное хромосомам Определение Р Изменения структуры наследственного материала (ген) С Cкрещивание двух организмов, различающихся между собой по нескольким альтернативным признакам Т Скрещивание, при котором рассматривается наследование 10 скрещивание одной пары признака и ведется точный количественный учет потомства по одной паре признака Ф Совокупность количественных (число и размеры) и 19 Мутации качественных (форма) признаков хромосомного набора в 20 Кариотип соматических клетках У Скрещивание двух организмов, обладающие разными признаками и свойствами Примечание: Дополнительно можно прочитать материал в учебнике для студентов средних специальных учебных заведений С.Г.Мамонтов стр. 115-118 11 4 Основные законы генетики Цель: Изучить действие законов Г.Менделя на проявление признаков человека. Знать: 1 2 3 4 Генетические термины и символику. Закон доминирования Закон расщепления Закон «чистоты гамет» Уметь: 1 2 3 Определять доминантные и рецессивные признаки. Определять генотипы родительских форм. Применять законы генетики при исследовании наследования признаков Основоположником генетики является Грегор Мендель (1822-1884 гг). Им установлены, на посевном горохе, ряд законов и разработан метод гибридологического анализа, который предусматривает: скрещивание особей с контрастными (альтернативными признаками); анализ проявления у гибридов только исследуемых признаков; выращивание и анализ потомства каждой особи отдельно от других; ведение количественного учета гибридов, различающихся по исследуемым признакам. Многие ученые, проводя гибридизацию и изучая наследование признаков у гибридных организмов, пытались достичь сущность законов наследования признаков, но только Г. Менделю удалось открыть эти законы благодаря примененному им гибридологическому методу. Закономерности наследования признаков, установленные Г.Менделем, получившие статус законов, проявляются у всех организмов, населяющих Землю. Они справедливы для тех признаков, гены которых располагаются в разных парах гомологичных хромосом. Первый закон. Закон единообразия Правило доминирования. При моногибридном скрещивании у гибридов первого поколения проявляется только доминантные признаки - они фенотипически и генотипически единообразны (родительские формы должны быть гомозиготны по исследуемым признакам) Второй закон. Закон расщепления При скрещивании гибридов первого поколения между собой (родительские формы гетерозиготны по исследуемым признакам) в их потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3 : 1 при полном доминировании и в соотношении 1 : 2 : 1 при 12 промежуточном наследовании (неполное доминирование), образуются две фенотипические группы – доминантная и рецессивная. Третий закон. Закон независимого наследования При дигибридном скрещивании каждая пара признаков наследуется независимо от других и дает с ними разные сочетания. Образуются четыре фенотипические группы. Характеризующиеся отношением 9 : 3 : 3 : 1. Гипотеза чистоты гамет Находящиеся в каждом организме пары альтернативных признаков не смешиваются между собой и при образовании гамет по одному от каждой пары переходят в чистом виде. Гипотеза чистоты гамет, предложенная Г.Менделем, указывает на дискретность, т.е. четкую «раздельность» гена, не смешиваемость аллелей друг с другом и другими генами. Примечание: Дополнительно можно прочитать материал в учебнике для студентов средних специальных учебных заведений С.Г.Мамонтов стр. 118- 132. Основные закономерности наследования признаков рассмотрены на примере генетического объекта – горохе. Вопросы для повторения 1 Что изучает генетика? 2 Кто был первооткрывателем закономерностей наследования признаков? 3 На каких растениях проводил опыты Г. Мендель? 4 Назовите основные методы исследования в генетике. 5 Благодаря каким приемам Г. Менделю удалось вскрыть законы наследования признаков? 6 Какое скрещивание называется моногибридным? 7 Какое скрещивание называется дигибридным? 8 Сформулируйте первый закон Г. Менделя. 9 Сформулируйте второй закон Г.Менделя. 10 Что такое «чистота гамет»? 11 На каком явлении основан закон чистоты гамет? 12 Обоснуйте основные положения третьего закона Г. Менделя. 13 5 Типовое решение задач по генетике Задача: У человека карие глаза доминируют над голубыми. Кареглазый мужчина, родители которого оба кареглазые, женился на голубоглазой женщине. Провести генетическое исследование наследование признаков и действующих генетических законов. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько разных генотипов может быть у детей? Сколько разных фенотипов может быть у детей? Какова вероятность рождения ребенка с голубыми глазами? Какова вероятность рождения ребенка с карими глазами? Определите гетерозиготные организмы. Определите гомозиготные организмы. Какие генетические законы проявляются? Алгоритм решения задачи 1 По содержанию задачи определить доминантные и рецессивные признаки 2 Записать в буквенной символике 3 По содержанию задачи определить генотипы родителей 4 В решении задачи определить гаметы Обозначения Женский организм Мужской организм Потомство, дети F Родители Р Правила оформления решения задачи Дано: А - карие глаза А Решение Р аа АА - голубые глаза - АА - аа гаметы: а; а А; А F Аа; Аа; Аа; Аа; F-? Решетка Пенетта 14 Таблица 3 А А а Аа Аа а Аа Аа Генетический анализ 1 один тип гамет а 2 один тип гамет А 3 F один тип генотипа Аа 4 Один тип фенотипа - дети кареглазые 5 Вероятность рождения ребенка с голубыми глазами = 0 % 6 Вероятность рождения ребенка с голубыми глазами = 100 % 7 Гетерозиготные организмы Аа 8 Гомозиготных организмов нет 9 Первый закон Г. Менделя – закон единообразия I поколения (закон доминирования) 15 6 Задачи по моногибридному скрещиванию Цель: Изучить закономерности наследования признаков и действие законов Г.Менделя при решении предложенных задач. Знать: 1 2 3 Основные законы Г.Менделя. Генетические термины и символику. Алгоритм решения задачи. Уметь: 1 Определять доминантные и рецессивные признаки. 2 Определять генотипы родительских форм. 3 Проводить генетический анализ. Задачи для самостоятельного решения №1 У человека ген длинных ресниц доминирует над геном коротких ресниц. Женщина с длинными ресницами, у отца которой ресницы были короткими, вышла замуж за мужчину с короткими ресницами. Провести генетическое исследование наследования всех признаков у детей. №2 Ген диабета рецессивен по отношению к гену нормального состояния. У здоровых супругов родился ребенок, больной диабетом. Провести генетические исследования наследования всех признаков у детей. №3 У человека ген дальнозоркости доминирует над геном нормального зрения. В семье муж и жена страдают дальнозоркостью, однако матери обоих супругов имели нормальное зрение. Провести генетические исследования наследования всех признаков у детей. №4 У человека ген тонких губ рецессивен по отношению к гену толстых губ. В семье у женщины тонкие губы, а у мужчины – толстые. У отца мужчины губы были тонкими. Провести генетическое исследование наследования всех признаков у детей. 16 №5* У человека карие глаза доминируют над голубыми. Кареглазый мужчина, отец которого имел карие глаза, а мать голубые, женился на голубоглазой женщине. У них родились 8 детей. Провести генетическое исследование наследования всех признаков у детей. №6* У человека серповидно-клеточная анемия наследуется как неполный доминантный признак. У рецессивных гомозигот развивается сильная анемия, приводящая к быстрой смерти. У гетерозигот анемия проявляется в легкой форме. Малярийный плазмодий не может усваивать измененный гемоглобин, поэтому люди, имеющие ген серповидно-клеточной анемии, не болеют малярией. В семье у обоих супругов легкая форма анемии. Провести генетические исследования наследования всех признаков у детей. №7* У человека способность ощущать вкус фенилтиомочевины (ФТМ) – доминантный признак. Люди, ощущающие этот вкус, воспринимают низкие концентрации ФТМ как очень горькое, а не ощущающие – не воспринимают вкус этого вещества даже в высоких концентрациях. Провести генетическое исследование наследования всех признаков у детей, если супруги ощущали вкус ФТМ, а один из трех детей в семье не ощущает. №8* У здоровой женщины есть брат, больной алкоголизмом, ген алкоголизма рецессивен. Женщина выходит замуж за здорового мужчину. Провести генетические исследования всех признаков у детей от этого брака. 17 7 Задачи по дигибридному скрещиванию Цель: Изучить проявление признаков при сочетании генов родителей и вероятность появление их при решении предложенных задач. Знать: 1 2 3 Основные законы Г.Менделя и их действие при дигибридном скрещивании. Генетические термины и символику. Алгоритм решения задачи. 1 2 3 4 Определить доминантные и рецессивные признаки. Определить генотипы родительских форм. Проводить генетические исследования. Проводить математический расчет. Уметь: Типовое решение задач Задача: У человека близорукость (А) доминирует над нормальным зрением, а карий цвет глаз (В) над голубым. Единственный ребенок близоруких кареглазых родителей имеет голубые глаза и нормальное зрение. Провести генетические исследования. 1 Сколько типов гамет образуется у мужчины? 2 Сколько типов гамет образуется у женщины? 3 Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? 4 Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье? 5 Какова вероятность рождения ребенка с голубыми глазами и нормальным зрением? 6 Какие законы применены? Дано: А – близорукость а - норм.зрение В – карие глаза Решение Р АаBb АаBb гаметы: АB; Ab; aB; ab. АB; Ab; aB; ab. b – голубые глаза - АаBb F -АаBb 18 F - ? Решетка Пеннета Таблица 4 АB Ab aB ab АB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb aB AaBB AaBb aaBB aaBb ab AaBb Aabb aaBb aabb Генетический анализ: 1 четыре типа гамет: АB; Ab; aB; ab. 2 четыре типа гамет: АB; Ab; aB; ab. 3 9 разных генотипов: 1 AABB : 2 AABb : 2 AaBB : 4 AaBb : 1 AAbb : 2 Aabb : 1aaBB : 2 aaBb : 1 aabb. 4 4 разных фенотипов: 9 - кареглазые и близорукие; 3 - кареглазые и нормальное зрение; 3 - голубоглазые и близорукие; 1- г олубоглазые и нормальное зрение. 5 Вероятность рождения ребенка голубоглазового с нормальным зрением – 16%. 6 Первый закон Г.Менделя – закон доминирования; гипотеза «чистоты гамет»; третий закон - закон независимого наследования каждого признака. Задачи для самостоятельного решения №1 У человека свободная мочка уха - (А) доминирует над несвободной, а подбородок с треугольной ямкой (В) – над гладким подбородком. У мужчины – несвободная мочка уха и подбородок с треугольной ямкой, а у женщины – свободная мочка уха и гладкий подбородок. У них родился сын с несвободной мочкой уха и гладким подбородком. Провести генетические исследования: 1 Сколько типов гамет образуется у мужчины? 19 2 3 4 5 6 7 Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье? Какова вероятность рождения ребенка со свободной мочкой уха и гладкого подбородка? Какова вероятность рождения ребенка с несвободной мочкой уха и треугольного подбородка? Какова вероятность того, что в этой семье два раза подряд родятся дети с рецессивными признаками? №2 У человека доминирует способность владеть правой рукой (А) лучше, чем левой, а карий цвет глаз (В) доминирует над голубым. В брак вступили кареглазый мужчина - правша и голубоглазая женщина – правша. Мать мужчины была голубоглазой левшой, а отец женщины был левшой. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 6 Сколько типов гамет образуется у мужчины? Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье? Какова вероятность рождения ребенка – левши? Какова вероятность того, что в этой семье родятся дети с рецессивными признаками? №3 У человека карий цвет глаз (А) доминирует над голубым, а способность лучше владеть левой рукой рецессивна по отношению к праворукости (В). У мужчины – правши с голубыми глазами и кареглазой женщины – левши родился голубоглазый ребенок – левша. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 6 Сколько типов гамет образуется у мужчины? Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье? Какова вероятность рождения в этой семье голубоглазого ребенка – левши? Какова вероятность рождения двух таких детей подряд? №4 У человека сварливый характер (А) и крючковатый нос (В) определяются доминантными аллелями генов. Мужчина с плохим характером и обычным носом вступает в брак с женщиной, у которой характер хороший, но нос как у бабы – яги. В семье родился ребенок без этих тревожных признаков. Провести генетические исследования: 1 2 3 Сколько типов гамет образуется у мужчины? Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? 20 4 5 Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье? Какова вероятность рождения в этой семье ребенка, похожего на бабу ягу сразу по двум признакам? 6 Какова вероятность рождения ребенка без этих неприятных признаков? 7 Какова вероятность рождения ребенка с одним из этих неприятных признаков? №5 У человека черный цвет глаз (А) доминирует над голубым, а наличие веснушек (В) над их отсутствием. Женщина с голубыми глазами и без веснушек выходит замуж за мужчину с черными глазами и веснушками. Известно, что мать мужчины, была голубоглазой и у нее не было веснушек. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 6 7 Сколько типов гамет образуется у мужчины? Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье? Какова вероятность того, что ребенок будет похож на отца? Какова вероятность того, что ребенок будет похож на мать? Какова вероятность того , что в этой семье родятся подряд четыре ребенка, похожего на отца? №6* У человека черные волосы (А) и большие глаза (В) – признаки доминирующие. У светловолосой женщины с большими глазами и черноволосого мужчины с маленькими глазами родились четверо детей. У одного ребенка волосы светлые и глаза маленькие. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 6 Сколько типов гамет образуется у мужчины? Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье? Какова вероятность рождения ребенка с черными волосами и большими глазами? Какова вероятность рождения пяти таких детей подряд? №7* У человека косолапость (А) доминирует над нормальным строением стопы. Нормальный обмен углеводов (В) над диабетом. Женщина нормальная по этим признакам, вышла замуж за мужчину с косолапостью и больного диабетом. Родились двое детей, у одного развилась косолапость, а у другого – диабет. Провести генетические исследования: 21 1 2 3 4 5 6 7 Сколько типов гамет образуется у мужчины? Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье? Какова вероятность рождения ребенка нормального по этим двум признакам? Будет ли он носителем гена диабета? С какой вероятность в этой семье могут родится подряд три таких ребенка? №8 У отца Курчавые волосы (А) и нет веснушек, а у матери прямые волосы и есть веснушки (В). В семье трое детей, у всех веснушки и курчавые волосы. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 6 Выберите генотипы родителей. Сколько типов гамет образуется у мужчины? Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье? Какова вероятность появления у этих родителей внуков, похожих на детей, если дети впоследствии будут вынуждены вступить в брак друг с другом? Возможные генотипы: 1) ААВВ 2) ааbb 3) ААbb 4) ааВВ 5)АаBb 6)АаВВ 7)Ааbb 8)ААBb 9)ааBb №9 У матери густые брови (А) и гладкий подбородок, а у отца обычные брови и ямка на подбородке (В). У сына густые брови и ямка на подбородке, а дочь похожа на мать. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 6 7 8 Выберите генотипы родителей. Сколько типов гамет образуется у мужчины? Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье? Какова вероятность того, что ребенок будет похож на отца? Какова вероятность того, что ребенок будет похож на мать? Какова вероятность того, что в этой семье родятся подряд четыре ребенка, похожего на отца? Возможные генотипы: 1) ААВВ 2) ааbb 3) ААbb 4) ааВВ 5)АаBb 6)АаВВ 7)Ааbb 8)ААBb 9)ааBb №10 Любовь к физкультуре и неприязнь к математике – признаки доминантные. Учительница по физкультуре, у которой в детстве по математике были одни пятерки, вышла замуж за учителя истории, который не разбирается в математике и не любит смотреть спортивные состязания даже по телевизору. В семье родились двое детей. Один 22 захотел пойти в математическую школу и стал заниматься плаванием, а другой до ночи мог играть во дворе в футбол даже зимой, но считать количество забитых мячей не любил. Провести генетические исследования: 1 Выберите генотипы родителей. 2 Сколько типов гамет образуется у мужчины? 3 Сколько типов гамет образуется у женщины? 4 Сколько разных генотипов может быть у детей в этой семье? 5 Сколько разных фенотипов может быть у детей в этой семье? Возможные генотипы: 1) ААВВ 2) ааbb 3) ААbb 4) ааВВ 5)АаBb 6)АаВВ 7)Ааbb 8)ААBb 9)ааBb 23 8 Сцепленное наследование Цель: Изучить закономерности наследования признаков, гены которых локализованы в одной хромосоме и наследуются совместно при решении предложенных задач. Знать: 1 Какие хромосомы называют половыми. 2 Какой пол является гомогаметным и гетерогаметным. 3 Наследование признаков сцепленных с полом. 4 Причина проявления в виде признака рецессивных генов, локализованные в Х – хромосоме. Уметь: 1 Понимать и применять терминологию генетики при решении задач и объяснении проявления признаков или явлений. 2 Применять законы генетики при исследовании наследования признаков. 3 Проводить математический анализ проявленных признаков и свойств. В 1912г. английский ученый Томас Морган заложил основы теории гена и сформулировал хромосомную теорию наследственности. Признак пола наследуется так же, как и любой другой признак. Материальной основой признаков пола являются половые хромосомы. Цитологически они различаются по одной паре половых хромосом XX хромосомы, XY хромосомы, остальные пары хромосом, по которым нет различий, называются аутосомами Соматические клетки мужских и женских организмов различаются по половым хромосомам. Пол организма определяется в момент оплодотворения и зависит от хромосомного комплекса зиготы. В случае сочетания гаметы, несущей X – хромосому, с гаметой, несущей Y – хромосому – формируется мужской организм (XY). Если в зиготе имеются 2X – хромосомы (XX) – развивается женский организм. Признаки, гены которых локализованы в половых хромосомах, называются сцепленными с полом. Например: Развитие первичных (половые железы и наружные половые органы) и вторичных половых мужского пола определяют гены, локализованные в Y – хромосоме; Развитие первичных (половые железы и наружные половые органы) и вторичных половых женского пола определяют гены, локализованные в X – хромосоме. X - и Y – хромосомы имеют общие гомологические участки, в этих участках локализованы гены, определяющие признаки, которые наследуются одинаково как у мужчин, так и у женщин. Помимо гомологичных участков, X- и Y – хромосомы имеют негомологичные участки. 24 Негомологичный участок Y - хромосомы, кроме генов , определяющих мужской пол, содержит гены перепонок между пальцами ног у человека и волосатых ушей. Патологические признаки, сцепленные с негомологичным участком Y - хромосом ы, передаются всем сыновьям. Негомологичный участок X - хромосомы содержит в своем составе целый ряд рецессивных (для женщин) и доминантных (для мужчин) генов: наследование гемофелии, атрофии зрительного нерва, дальтонизма, облысения. Примечание: Дополнительно можно прочитать материал в учебнике для студентов средних специальных учебных заведений С.Г.Мамонтов стр. 132 – 141. Основные закономерности наследования признаков рассмотрены на примере генетического объекта – мухи дрозофилы. Вопросы для повторения 1 Какие хромосомы называют половыми? 2 Какой пол является гомогаметным и гетерогаметным у представителей различных групп животных (млекопитающие, пресмыкающиеся, птицы) 3 Что такое сцепление генов с полом? 4 Приведите примеры наследование гена, сцепленного с полом? 5 Почему проявляются в виде признака рецессивные гены, локализованные в Х – хромосоме? 6 Приведите примеры доминантных и рецессивных признаков у человека? 7 Какие признаки называют сцепленными с полом? 25 9 Задачи на сцепленное наследование Наследования признаков локализованных в аутосомах или половых хромосомах. Цель: Отработать навыки применения законов наследования признаков, при решении предложенных задач, гены которых локализованы в одной хромосоме и наследуются совместно. №1 У человека гемофилия (несвертываемость крови) определяется рецессивным геном (а), расположенным в Х-хромосоме. У здоровых супругов родился сын с этим заболеванием: Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 Сколько типов гамет образуется у отца? Сколько типов гамет образуется у матери? .Будут ли дочери в данной семье различаться по фенотипу? Какова вероятность рождения в данной семье здорового ребенка? С какой вероятностью девочки в данной семье будет нести ген этого заболевания? №2 Наркотическая зависимость – рецессивный признак (а), сцепленный с полом. Мужчина, страдающий этим заболеванием, женится на нормальной женщине и у них рождается двое детей. Со временем выясняется, что дочь к наркотикам равнодушна, а сын – нет. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 6 7 Какой цифрой отмечен ниже генотип матери? Какова вероятность рождения в этой семье детей с наркотической зависимостью? Какова вероятность того, что они будут девочками? Г. Могут ли в этой семье рождаться дети без наркотической зависимости? Какой у них будет пол? Может ли в этой семье родиться ребенок без гена наркотической зависимости? Какой пол он будет иметь? №3 У человека гипертрихоз (чрезмерное развитие волосяного покрова) определяется геном, расположенным в Y-хромосоме, а отсутствие потовых желез зависит от рецессивного гена (b), расположенного в Х-хромосоме. Мужчина с потовыми железами и гипертрихозом, женится на женщине, нормальной по этим признакам, но у отца которой не было потовых желез. Провести генетические исследования: 1 2 3 Сколько типов гамет образуется у женщины? Сколько различных фенотипов может быть у детей в этой семье? Какова вероятность рождения в этой семье ребенка с гипертрихозом? 26 4 5 6 Какова вероятность рождения в этой семье ребенка без потовых желез? Будет ли у дочерей в этой семье хотя бы один из описанных дефектов? Доминантный или рецессивный ген определяет гипертрихоз? №4 У человека длинные ресницы определяются доминантным геном (А), сцепленным с Ххромосомой, а вспыльчивый характер зависит от гена, расположенного в Y-хромосоме. Вспыльчивый мужчина женится на женщине с длинными ресницами. Известно, что у матерей обоих супругов ресницы были короткими. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 6 7 Какова вероятность того, что ребенок в этой семье унаследует вспыльчивый характер и длинные ресницы? Сколько различных генотипов может быть у детей? Сколько различных фенотипов может быть у детей? Какова вероятность того, что ребенок в этой семье унаследует генотип отца? Какова вероятность рождения в этой семье дочери со вспыльчивым характером? Все ли сыновья в этой семье будут вспыльчивыми? Если у этого мужчины надежда, что вступив в брак с другой женщиной, родить спокойных сыновей? №5 Способность к иностранным языкам определяет ген доминантный (А) и сцепленный с полом, а короткие пальцы определяются доминантным аутосомным геном (В). Женщина, способная к языкам, у которой пальцы нормальной длины, вступает в брак с мужчиной, которому английский язык давался в школе с большим трудом и у которого короткие пальцы. В семье родился сын с нормальными пальцами и не проявляющий способность к языкам. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 Сколько различных генотипов может быть у детей в этой семье? Какова вероятность рождения ребенка, способного к языкам? Какова вероятность рождения ребенка, способного к языкам и с короткими пальцами? Какова вероятность рождения ребенка с генотипом отца? Сколько различных фенотипов может быть у дочерей в этой семье? №6 Зависимость от алкоголя обусловлена аутосомным доминирующим геном (В), а потребность в курении табака связанна с рецессивным геном (а), расположенным в Ххромосоме. Некурящий мужчина, любящий выпить, создал семью с женщиной, которая и курит и пьет. Мужчина гомозиготен по гену алкоголизма, а женщина – гетерозиготна. Провести генетические исследования: 27 1 2 3 4 5 6 С какой вероятностью в этой семье могут родятся дети, предрасположенные к алкоголизму? С какой вероятностью в этой семье родятся дети, которые со временем начнут курить? Какой пол будет у этих детей? Если девочки из этой семьи со временем выйдут замуж за курильщиков, то есть ли у них риск родить детей, склонных к курению? Оцените такую вероятность. Какого пола будут эти дети? №7 Веснушки на лице – признак рецессивный (а) по отношению к их отсутствию и кодируется геном, сцепленным с полом, а способность к математике определяется рецессивным аутосомным геном (b). Мужчина без веснушек и не способный к математике уговаривает выйти за него замуж женщину, у которой тоже никогда не было веснушек и пятерка по математике. Оба гетерозиготны по гену, определяющие эти два признака, мужские гаметы с Y-хромосомой и генов оказались почему-то неспособными к оплодотворению. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 6 Сколько различных генотипов может быть у детей в этой семье? Сколько различных фенотипов может быть у девочек в этой семье? Сколько различных фенотипов может быть у мальчик в этой семье? С какой вероятностью в этой семье могут родится девочки, способные к математике? С какой вероятностью в этой семье могут родится мальчики, способные к математике? Скажется ли гибель гамет на соотношении мальчиков и девочек, способных к математике, которые могут родится в этой семье? №8 Любовь к сладкой пище контролирует доминантный аутосомный ген (А), а невнимательность – доминантный ген (В), сцепленный с полом. Невнимательный мужчина, любящий сладкое, выбрал себе в жены женщину с такими же способностями. У женщины гаметы с двумя рецессивными генами оказались неспособными к оплодотворению. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 Сколько различных генотипов может быть у детей в этой семье? Сколько различных фенотипов может быть у детей в этой семье? Какое должно быть расщепление по фенотипу среди девочек? Какое должно быть расщепление по фенотипу среди мальчиков? С какой вероятностью в этой семье могут родится внимательный ребенок, любящий сладкое? 28 №9* Альбинизм (отсутствие пигмента) зависит от аутосмного рецессивного гена (b), а гемофилия (несвертываемость крови) – от сцепленного с полом рецессивного гена (а). Мужчина – альбинос нормальной свертываемостью крови женится на здоровой темноволосой женщине. Отец этой женщины болел гемофилией и был темноволосым, у ее матери не было пигмента в волосах, но кровь свертывалась нормально у всех ее предков. Провести генетические исследования: 1 2 3 4 5 6 Сколько различных генотипов может быть у детей в этой семье? Сколько различных фенотипов может быть у девочек в этой семье? Сколько темноволосых здоровых мальчиков должно родиться? Сколько темноволосых здоровых девочек должно родиться? С какой вероятностью могут родится светловолосый мальчик больной гемофилией? С какой вероятностью могут родится темноволосые дети с нормальной свертываемостью крови? 29 Список использованных источников 1 Богданова Д.К. Общая биология в схемах и таблицах: термины, понятия, законы.- Донецк: ПКФ «БАО», 1999.-96 с. 2 Демянчик В.Т. Биология: Краткий курс для учащихся старших классов.- Мн.: Литература, 1997.-96 с. – (Ручеек). 3 Дикарев С.Д. Генетика: Сборник задач.- М.: «Первое сентября», 2002.-112 с.: ил. (Педагогический практикум). 4 Дубинин Н.П. Генетика и человек. Кн. для внеклассного чтения IX-X кл. М., «Просвещение», 1978.144 с. с ил. (Мир знаний). 5 Захаров В.Б. Общая биология: Учеб. для 10-11 кл. общеобразоват. учеб. Заведений / В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин. -5-е изд., стереотип. М.: Дрофа, 2002. – 624 с.: ил. 6 Мамонтов С.Г. Общая биология: Учеб. для студентов средних спец. учеб. заведений/ С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров. – 5-е изд., стар.- М.: Высш. шк., 2003.317 с.: ил. 30 Приложение А Наследование признаков у человека Сцепленные 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Признаки Размер глаз Форма Оволосение Цвет волос Цвет глаз Пигментирование Доминантные Большие Курчавые Раннее облысение Не рыжие Карие Веснушки Рецессивные Маленькие Прямые Норма Рыжие Голубые или серые Отсутствие веснушек кожи лица Рост Количество Карликовость Полидактилия Нормальный рост Нормальное число пальцев Зубы Свертываемость (лишние пальцы) Отсутствие зубов Нормальная пальцев Норма Гемофилия крови Ногти на пальцах Острота зрения Длина ресниц Сумеречное свертываемость Отсутствие ногтей Близорукость Длинные Куриная слепота Норма Норма Короткие Нормальное зрение зрение Цветовое зрение Нормальное цветовое Цветовая слепота зрение Длина подбородка Длинный Геморрагический Кровоточивость с полом Х - хромосома Х - хромосома Короткий Норма Х – хромосома Y - хромосома Х – хромосома диагноз Судорожные Судороги Норма расстройства Тембр голоса Бас (у мужчин) Тенор Тембр голоса Сопрано Y - хромосома альт ( у женщин) 31