Введение
Генетика — наука, изучающая наследственность и изменчивость организмов.
У человека в соматической (неполовой) клетке 46 хромосом (23 пары). Почему все хромосомы разбиты по парам? Для того, чтобы ответить на этот вопрос, давайте рассмотрим любую пару хромосом.
Перед вами пара гомологичных хромосом. Гомологичные хромосомы — хромосомы, кодирующие одни и те же признаки. Они одинаковы по форме, длине и структуре. Одна хромосома достаётся от папы, а другая, гомологичная ей, достается от мамы.
Каждая такая хромосома содержит в себе гены. Гены кодируют различные признаки (например, цвет волос или форму эндосперма у растений).
Гены могут иметь две формы: доминантную и рецессивную.
Доминантная форма гена (обозначается как большая буква латинского алфавита, обычно A или B) подавляет действие рецессивной (обозначается соответственно a или b).
Такие формы генов называются аллелями — доминантный аллель и рецессивный аллель.
Вот те же гомологичные хромосомы. Как мы видим, гены на них совпадают (буквы одни и те же), а вот их формы — разные. На маминой хромосоме все аллели доминантные, а на папиной — рецессивные.
Допустим, аллель «А» кодирует тёмный цвет волос, в то время как аллель «а» — светлый. Так как генотип особи содержит как доминатный, так и рецессивный аллели гена цвета волос, его генотип будет записываться как «Аа».
Допустим, аллель «B» кодирует карий цвет глаз, в то время как аллель «b» — голубой. Так как генотип особи содержит как доминатный, так и рецессивный аллели гена цвета глаз, его генотип будет записываться как «Bb».
Как результат — мы имеем особь с генотипом AаBb. Так как темный цвет волос и карий цвет глаз — доминантные признаки, то особь, несмотря на наличие рецессивных аллелей, будет иметь темные волосы и карие глаза.
Рассмотрим другой вариант. Теперь и у папы, и у мамы только рецессивные аллели. Таким образом, генотип особи — aabb. Доминантных аллелей нет, а значит он голубоглазый блондин. Красавчик.
Если пересказать всё простым языком: гомологичные хромосомы кодируют одинаковые признаки, содержат одинаковые гены, которые отличаются друг от друга формами (аллелями): могут быть рецессивными, а могут доминантными.
Основные термины и фразы
- Организм, содержащий одинаковые аллели генов (AA или aa), называется гомозиготой. Если организм содержит одинаковые аллели одновременно по 2 признакам (например, AABB, ААbb, aaBB или aabb), то он — дигомозигота.
- Организм, содержащий разные аллели генов (Aa), называется гетерозиготой. Если же организм содержит разные аллели одновременно по 2 признакам (AaBb), то он — дигетерозигота.
- Гомозиготные организмы называются чистыми линиями. Чистые линии получаются методом близкородственного скрещивания (или самоопыления у растений) в течение нескольких поколений.
- Фенотип — внешнее проявление признака.
- Анализирующее скрещивание — скрещивание данного организма с рецессивной гомозиготой (aa или aabb).
Законы Менделя
Первый закон — закон единообразия гибридов первого поколения.
При скрещивании чистых линий, отличающихся по наследуемому признаку, все 100% потомства будут иметь признак одного из родителей.
Что это за схема?
P: Это родители. Между ними ставится знак «х» — он обозначает скрещивание.
G: Это гаметы (половые клетки). Соматическая клетка имеет пару гомологичных хромосом. А вот гамета имеет лишь одну из них (случайную). Это происходит в результате расхождения гомологичных хромосом во время анафазы мейоза I.
F: Это дети. Они получаются путём сочетания гамет. Количество генотипов детей можно найти, перемножив гаметы одной особи на гаметы другой особи.
Если наследование происходит по одному признаку, то это — моногибридное скрещивание. Если наследование происходит одновременно по двум признакам (т.е. в задаче фигурируют одновременно, например, цвет волос и глаз), то скрещивание — дигибридное.
Второй закон — закон расщепления признаков.
При скрещивании потомков первого поколения в их потомстве будет наблюдаться расщепление по генотипу и фенотипу.
Это значит, что при скрещивании двух гетерозигот их дети будут иметь признаки в определённом соотношении.
Расщепление по фенотипу (внешнему признаку) будет 3:1. Это значит, что 3 части потомства из 4 будут иметь доминантный признак, 1 часть из 4 -рецессивный признак.
Расщепление по генотипу: в потомстве получилась 1 особь с генотипом «АА», 2 гетерозиготные особи и 1 особь «aa». То есть, расщепление по генотипу 1:2:1 (записывать цифры можно в любом порядке).
В схемах скрещивания в качестве примера рассмотрено наследование цвета глаз у человека. Однако Мендель вывел свои законы не на человеке, а путем скрещивания гороха и изучения признаков у потомков. Такой метод — подбора родителей и анализа потомства — называется гибридологическим. Этот метод не применяют для людей по нескольким причинам: во-первых людей не скрещивают, брак — дело добровольное; во-вторых, у людей очень мало потомков, и для точного математического (статистического) анализа их недостаточно. Но законы Менделя распространяются не только на горох, но и на людей, кошек, кур и любые другие виды животных и растений.
Неполное доминирование
Неполное доминирования — явление, при котором доминантный аллель не полностью доминирует над рецессивным. В таком случае у гетерозиготных организмов признак будет промежуточным. Расщепление по фенотипу будет совпадать с расщеплением по генотипу, составляя 1:2:1.
Третий закон — закон независимого расхождения признаков.
При дигибридном скрещивании признаки наследуются независимо друг от друга.
Если мы скрестим две дигетерозиготные особи, то, например, ген «рост» никак не будет влиять на ген «цвет», как и наоборот. При данном скрещивании в потомстве будет наблюдаться расщепление по фенотипу 9:3:3:1
Для таких объемных скрещиваний не всегда удобно в уме сопоставлять гаметы. Поэтому существует решётка Пеннета. Сверху пишутся гаметы одной особи, а справа (или слева) — другой. В клетках между конкретными гаметами, как в таблице умножения, пишутся генотипы и фенотипы потомства.
Летальный генотип
Существует явление летального генотипа. Если в задаче сказано, что какой-то генотип (например, доминантная гомозигота АА) нежизнеспособен, то его в потомство НЕ ЗАПИСЫВАЮТ. При этом расщепление тоже меняется, так как меняется и состав потомства.
Решение тестовых задач на законы Менделя
Текст задачи:
Какова вероятность того, что зрячая собака несет ген слепоты, если от скрещивания с такой же собакой, родился один слепой щенок? (нормальное зрение — доминантный признак).
Решение задачи:
Мы знаем, что нормальное зрение — доминантный признак. Тогда генотип «AA» или «Аa» означает, что собака зрячая, в то время как генотип «аа» значит, что она слепая.
«… от скрещивания с такой же собакой родился слепой щенок». Так как по условию задачи собака зрячая, то её генотип может быть АА или Аа.
Предположим, скрестили собаку «АА» с такой же. Тогда всё потомство тоже получится «АА» — ни одного слепого щенка. Тогда у нас остаётся один вариант: скрещивали собаку с генотипом «Аа».
Вопрос в задаче: какова вероятность, что собака несёт ген слепоты (то есть аллель «а»)? Так как мы выяснили, что такая собака может иметь только генотип «Аа», то вероятность, что она несёт ген слепоты, составляет 100%.
Текст задачи:
Какова вероятность рождения голубоглазого (а), светловолосого (в) ребенка от брака голубоглазого темноволосого отца с генотипом ааВв и кареглазой светловолосой матери с генотипом Аавв?
Решение задачи:
Здесь всё просто. Нам уже известны генотипы родителей, осталось лишь записать скрещивание. Можно использовать решётку Пеннета.
Чтобы найти вероятность рождения ребёнка с определенным фенотипом, нужно разделить количество искомых фенотипов на количество всех фенотипов.
В данном случае в потомстве из четырёх возмножных фенотипов есть только один голубоглазый блондин. Соответственно, ¼ = 0.25. 25 процентов — наш ответ.
Поздравляю с успешным освоением новой темы!
Хочешь узнать, как прошло поступление в этом году? Мы подготовили подборку проходных баллов медицинских вузов (тыкай и забирай полный файл ВКонтакте)
Получить тест по теме по ЛС →
Примерное время выполнения: 50 минут.
Полноценный тест с автоматической проверкой. Мы используем сервис «РЕШУ ЕГЭ» как самый удобный в коммуникации между учителем и учеником. На сервисе возможна авторизация через ВК.