Наследование в генетике-это

Разработка урока по теме «Генетика пола. Наследование признаков, сцепленных с полом»

Разделы: Биология

Задачи:

• Образовательная: используя словесные и наглядные методы изучить хромосомный механизм определения пола организма, сущность наследования признаков, сцепленных с полом, продолжить формирование умений по решению генетические задачи.
• Развивающая: развитие логического и творческого мышления, познавательного интереса учащихся к изучению проблем генетики, развитие практических умений и навыков при решении задач, учить умению делать выводы, аргументировать.
• Воспитывающая: воспитание осознанного отношения к вопросам определения пола, формирование научного мировоззрения.

Принципы: научности, доступности, системности и последовательности, наглядности.

Средства: карточки со схемами для определения пола, сборник задач по общей биологии, мультимедиа проектор, видеомагнитофон, художественный фильм “Романовы, венценосная семья”.

Методы:

• • словесные;
  • наглядные;
  • практические.

МПС: история.

Тип урока: изучение новой темы.

План урока

1. Организационный момент:

• • • приветствие учащихся
    • подготовка учащихся к работе на уроке, сообщение темы урока;
    • целевая установка.

2. Актуализация знаний по теме “Дигибридное скрещивание. Третий закон Г. Менделя”

2.1 Решение задач по вариантам с проверкой у доски.

Полидактилия (многопалость) и отсутствие малых коренных зубов передаются как доминантный признак. Гены этих признаков находятся в разных парах хромосом.

Какова вероятность рождения детей без аномалий в семье, где оба родителя страдают обеими болезнями и гетерозиготные по этим парам генов.

Некоторые формы катаракты и глухонемоты у человека передаются как рецессивные не сцепленные признаки.

Какова вероятность рождения детей с двумя аномалиями в семье, где один из родителей страдает катарактой и глухонемотой, а другой гетерозиготен по этим признакам.

3. Изучение новой темы.

План темы

Отличие хромосомного набора самца от хромосомного набора самки.

Хромосомное определение пола.

Наследование признаков, сцепленных с полом, на примере наследования заболевания гемофилией.

Вступительное слово учителя.

У многих видов животных и растений соотношение между особями мужского и женского пола примерно равно, т.е. расщепление хромосом, по признаку пола происходит в соотношении 1:1

Пол — это совокупность признаков и свойств организма, обеспечивающих функцию воспроизведения потомства и передачу наследственной информации за счет образования гамет.

Отличия хромосомного набора самца от хромосомного набора самки.

Пол организма определяется обычно в момент оплодотворения и зависит от хромосомного набора зиготы. Хромосомы одинаковые у мужского и у женского полов называются аутосомы. Хромосомы, по которым мужской и женский пол отличаются друг от друга, называют половые хромосомы.

Те из них, которые одинаковы у особей мужского и женского пола и являются парными у одного из полов, получили название X-хромосом. Непарная половая хромосома, имеющаяся у организмов одного пола и отсутствующая у другого, была названа Y-хромосомой.

Следовательно, у любого вида особи обоих полов имеют одинаковые аутосомы и одну из X-хромосом. Различаются же они тем, что у одного пола имеются две X-хромосомы, а у другого – X – и Y-хромосомы.

Пол , образующий одинаковые гаметы по половой хромосоме называют — гомогаметным. Пол образующий разные гаметы по половой хромосоме называют – гетерогаметным.
Примером могут являться половые хромосомы в геноме человека.

Хромосомное определение пола. (Объяснение с использованием ИКТ)

В процессе оплодотворения могут возникать различные комбинации

Схема формирования пола у человека

Если яйцеклетка несущая Х-хромосому, будет оплодотворена сперматозоидом, несущим Y-хромосому, то из зиготы родится мужская особь. Если яйцеклетка несущая Х- хромосому, будет оплодотворена сперматозоидом, несущим Х-хромосому, то из зиготы родится женская особь.

У большинства организмов женский пол гомогаметный (ХХ), а мужской гетерогаметный (ХY). У птиц, бабочек, пресмыкающихся гомогаметный мужской пол (ХХ). Пол потомства определяется гаметами гетерогаметного организма, но у некоторых организмов определение пола зависит от внешних факторов, например у морского червя бонелли.

3.4 Сообщение учащихся на тему: “Червь, “опровергающий” генетические законы определения пола”

Самостоятельное составление схем по определению пола кузнечика и шелкопряда (работа по вариантами проверка у доски)

Постройте схему формирования пола:

Наследование признаков, сцепленных с полом, на примере наследования заболевания гемофилией. (Объяснение с использованием ИКТ)

Половые хромосомы отвечают не только за формирование пола, существуют признаки, которые определяются генами, лежащими в половых хромосомах. Наследование таких признаков называется, наследование сцепленное с полом.

Особая роль в изучении наследования сцепленного с полом принадлежит американскому эмбриологу, генетику Томасу Моргану. Морган и его сотрудники заметили, что наследование окраски глаз у мушки дрозофилы зависит от пола родительских особей, несущих альтернативные аллели.

Ярким примером такого наследования является наследование дальтонизма (отсутствие восприятия цвета) и гемофилии.

Наследование сцепленное с полом изучим на примере заболевания гемофилией. Гемофилия — тяжелое наследственное генетическое заболевание крови, которое вызвано врожденным отсутствием некоторых белков — факторов свертывания крови.

Самый известный случай заболевания гемофилией в России, это болезнь сына царя Николая II, царевича Алексея.

(Демонстрация фрагмента из фильма “Романовы, венценосная семья” реж. Глеб Панфилов)

Гемофилия считается царской болезнью не только в России. История ее распространения по королевским семьям Европы прослежена от королевы Англии Виктории. Виктория и ее муж были здоровы. Известно также, что никто из ее предков не страдал гемофилией. Наиболее вероятно, что возникла мутация в геноме одного из родителей Виктории.

У Виктории родилось 9 детей, из них две девочки — переносчицы болезни и больной мальчик. Одна из дочерей-переносчиц — Алиса вышла замуж за Людвига IV Гессенского, обе дочери Алисы — Ирен (жена Генриха Прусского) и Алекс (жена Николая II) — тоже оказались носительницами болезни. Пока у царствующих в России супругов рождались только девочки, проблем не возникало. С рождением наследника, страдающего тяжелой формой гемофилии, начались страдания всей семьи.

К дочерям царя не сватались, наслышанные о горьком наследии этой семьи — заболевании, которое в то время обрекало человека на медленную, а иногда и быструю смерть. В архивах сохранились драматические описания страданий царевича, которого до 7 лет дядька не спускал с рук, однако ему все равно не удавалось избежать кровоизлияний в суставы. Светская медицина не могла помочь ребенку и страдающей вместе с ним матери.

Для того чтобы проследить характер наследования необходимо ввести следующие обозначения:

Н- нормальная свертываемлость крови;

h- несвертываемость крови.

Схема наследования признака – объяснение

Изучив родословную и характер наследования гемофилии в семье Романовых, была ли вами выявлена некая закономерность?

Ответственный за гемофилию ген находится на Х-хромосоме, а так как мужчины могут передать потомству либо Х либо Y хромосому, то в случае рождения мальчика (передачи Y-хромосомы) гемофилия вообще не передается, а в случае рождения девочки (передачи больной Х-хромосомы) организм ребенка использует для механизма свертывания вторую Х-хромосому, передавшуюся от матери. Таким образом, дети больных гемофилией не болеют гемофилией. Болезнь может проявится только через поколение, если девочка с больной X-хромосомой (их еще называют носительницами гена гемофилии) передаст ее сыну. Но вероятность этого будет только 25%. Королева Виктория, ставшая носительницей рокового гена, передала его многим своим потомкам. Все потомки мужского пола, которые получили от Виктории Х-хромосому с мутантным геном страдали тяжелым недугом – гемофилией.

4. Закрепление изученного материала.

Решение задачи (с комментариями учителя)

Черная кошка принесла котят, трех черного цвета и одного черепахового. Определите окраску шерсти отца котят и пол котят (ген В- рыжий цвет шерсти, в- черный , Вв-черепаховый).

4.2 Самостоятельная работа по решению задач по генетике пола.

5. Итоги урока:

— анализ работы учащихся учителем;

— выставление и комментирование оценок.

Домашнее задание:

ответить на вопросы 1-3 в конце параграфа;

решить задачу (I вариант – задача №9, II вариант – задача №10, стр. 19 )

Список литературы

1. Биология. 10 класс: поурочные планы по учебнику Д. К. Беляева, П. М. Бородина, Н. Н. Воронцова. II ч./авт.-сост. А. Ю. Гаврилова.-Волгоград: Учитель, 2006.-125 с.
2. Балязин В. Н. Тайны дома Романовых. – М.: ОЛМА Медиа Групп; ОЛМА-ПРЕСС, 2006. -447 с.
3. Кулев А. В. Общая биология. 11 класс: Метод. пособие. – СПб.: “Паритет”, 2002.- 192.
4. Общая биология: Учеб. для 10-11 кл. общеобразоват. учреждений / Д. К. Беляев, П. М. Бородин, Н. Н. Воронцов и др.; под ре6д. Д. К. Беляева, Г. М. Дымшица.- 4-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 2004.- 304 с.: ил.
5. Карпова Л. Г. Сборник задач по общей биологии. Улан-Удэ, 2006. – 26 с.

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Сцепление наследования генов. Генетика пола.

Сцепленное наследование. Независимое распределение генов (второй закон Менделя) основано на том, что гены, относящиеся к разным аллелям, размещены в разных парах гомологичных хромосом. Естественно возникает вопрос: а как же будет происходить распределение разных (неаллельных) генов в ряду поколений, если они лежат в одной и той же паре хромосом? Такое явление должно иметь место, ибо число генов во много раз превосходит число хромосом. Очевидно, к генам, находящимся в одной хромосоме, закон независимого распределения (второй закон Менделя) не применим. Он ограничен лишь теми случаями, когда гены разных аллелей находятся в различных хромосомах.

Закономерность наследования при нахождении генов в одной хромосоме была тщательно изучена Т. Морганом и его школой. Основным объектом исследований служила небольшая плодовая мушка дрозофила

Это насекомое исключительно удобно для генетической работы. Мушка легко разводится в лабораторных условиях, плодовита, каждые 10–15 дней при оптимальной для нее температуре 25–26° С дает новое поколение, обладает многочисленными и разнообразными наследственными признаками, имеет небольшое число хромосом (в диплоидном наборе – 8).

Опыты показали, что гены, локализованные в одной хромосоме, оказываются сцепленными, т. е. наследуются преимущественно вместе, не обнаруживая независимого распределения. Рассмотрим конкретный пример. Если скрестить дрозофилу с серым телом и нормальными крыльями с мушкой, обладающей темной окраской тела и зачаточными крыльями, то в первом поколении гибридов все мушки будут серыми, с нормальными крыльями. Это гетерозигота по двум парам аллелей (серое тело – темное тело и нормальные крылья – зачаточные крылья). Проведем скрещивание. Скрестим самок этих дигетерозиготных мух (серое тело и нормальные крылья) с самцами, обладающими рецессивными признаками – темным телом и зачаточными крыльями. Исходя из второго закона Менделя, можно было бы ожидать получения в потомстве мух четырех фенотипов: 25 % серых, с нормальными крыльями; 25 % серых, с зачаточными крыльями; 25 % темных, с нормальными крыльями; 25 % темных, с зачаточными крыльями.

На самом деле в опыте мух с исходной комбинацией признаков (серое тело – нормальные крылья, темное тело – зачаточные крылья) оказывается значительно больше (в данном опыте по 41,5 %), чем мух с перекомбинированными признаками (серое тело – зачаточные крылья и темное тело – нормальные крылья).

Их будет всего по 8,5 % каждого типа. На этом примере видно, что гены, обусловившие признаки серое тело – нормальные крылья и темное тело – зачаточные крылья, наследуются преимущественно вместе, или, иначе говоря, оказываются сцепленными между собой. Это сцепление является следствием локализации генов в одной и той же хромосоме. Поэтому при мейозе эти гены не расходятся, а наследуются вместе. Явление сцепления генов, локализованных в одной хромосоме, известно под названием закона Моргана.

Почему же все-таки среди гибридов второго поколения появляется небольшое число особей с перекомбинацией родительских признаков? Почему сцепление генов не является абсолютным? Исследования показали, что эта перекомбинация генов обусловлена тем, что в процессе мейоза при конъюгации гомологичных хромосом они иногда обмениваются своими участками, или, иначе говоря, между ними происходит перекрест.

Ясно, что при этом гены, находившиеся первоначально в одной из двух гомологичных хромосом, окажутся в разных гомологичных хромосомах. Между ними произойдет перекомбинация. Частота перекреста для разных генов оказывается различной. Это зависит от расстояния между ними. Чем ближе в хромосоме расположены гены, тем реже они разделяются при перекресте. Это происходит потому, что хромосомы обмениваются различными участками, и близко расположенные гены имеют больше вероятности оказаться вместе. Исходя из этой закономерности удалось для хорошо изученных в генетическом отношении организмов построить генетические карты хромосом, на которых нанесено относительное расстояние между генами.

Биологическое значение перекреста хромосом очень велико. Благодаря ему создаются новые наследственные комбинации генов, повышается наследственная изменчивость, которая поставляет материал для естественного отбора.

Генетика пола. Хорошо известно, что у раздельнополых организмов (в том числе и у человека) соотношение полов обычно составляет 1:1. Какие причины определяют пол развивающегося организма? Вопрос этот издавна интересовал человечество ввиду его большого теоретического и практического значения. Хромосомный набор самцов и самок у большинства раздельнополых организмов неодинаков. Познакомимся с этими различиями на примере набора хромосом у дрозофилы.

По трем парам хромосом самцы и самки не отличаются друг от друга. Но в отношении одной пары имеются существенные различия. У самки две одинаковые (парные) палочковидные хромосомы; у самца только одна такая хромосома, пару которой составляет особая, двуплечая хромосома. Те хромосомы, в отношении которых между самцами и самками нет различий, называют аутосомами. Хромосомы, по которым самцы и самки отличаются друг от друга, называют половыми. Таким образом, хромосомный набор дрозофилы слагается из шести аутосом и двух половых хромосом. Половую, палочковидную хромосому, присутствующую у самки в двойном числе, а у самца – в единичном, называют X-хромосомой; вторую, половую (двуплечую хромосому самца, отсутствующую у самки) – У-хромосомой.

Каким образом рассмотренные половые различия в хромосомных наборах самцов и самок поддерживаются в процессе размножения? Для ответа на этот вопрос необходимо выяснить поведение хромосом в мейозе и при оплодотворении. Сущность этого процесса представлена на рисунке.

При созревании половых клеток у самки каждая яйцеклетка в результате мейоза получает гаплоидный набор из четырех хромосом: три аутосомы и одну Х-хромосому. У самцов в равных количествах образуются сперматозоиды двух сортов. Одни несут три аутосомы и Х-хромосому, другие – три аутосомы и У-хромосому. При оплодотворении возможны две комбинации. Яйцеклетка с равной вероятностью может быть оплодотворена спермием с Х- или У-хромосомой. В первом случае из оплодотворенного яйца разовьется самка, а во втором – самец. Пол организма определяется в момент оплодотворения и зависит от хромосомного набора зиготы.

У человека хромосомный механизм определения пола тот же, что и у дрозофилы. Диплоидное число хромосом человека – 46. В это число входят 22 пары аутосом и 2 половые хромосомы. У женщин это две Х-хромосомы, у мужчин – одна Х- и одна У-хромосома.

Соответственно у мужчин образуются сперматозоиды двух сортов – с Х- и У-хромосомами.

У некоторых раздельнополых организмов (например, некоторых насекомых) У-хромосома вообще отсутствует. В этих случаях у самца оказывается на одну хромосому меньше: вместо Х- и У- у него имеется одна Х-хромосома. Тогда при образовании мужских гамет в процессе мейоза Х-хромосома не имеет партнера для конъюгации и отходит в одну из клеток. В результате половина всех сперматозоидов имеет Х-хромосому, а другая половина лишена ее. При оплодотворении яйца спермием с Х-хромосомой получается комплекс с двумя X-хромосомами, и из такого яйца развивается самка. Если яйцеклетка будет оплодотворена спермием без Х-хромосомы, то разовьется организм с одной Х-хромосомой (полученной через яйцеклетку от самки), который будет самцом.

Во всех рассмотренных выше примерах развиваются спермин двух категорий: либо с Х- и У-хромосомами (дрозофила, человек), либо половина спермиев несет Х-хромосому, а другая совсем лишена половой хромосомы. Яйцеклетки в отношении половых хромосом все одинаковы. Во всех этих случаях мы имеем мужскую гетерогаметность (разногаметность). Женский пол гомогаметен (равногаметен). Наряду с этим в природе встречается и другой тип определения пола, характеризующийся женской гетерогаметностью. Здесь имеют место отношения обратные только что рассмотренным. Разные половые хромосомы или только одна Х-хромосома свойственны женскому полу. Мужской пол обладает парой одинаковых Х-хромосом. Очевидно, в этих случаях будет иметь место женская гетерогаметность. После мейоза образуются яйцевые клетки двух сортов, тогда как в отношении хромосомного комплекса все спермин одинаковы (все несут одну Х-хромосому). Следовательно, пол зародыша будет определяться тем, какое яйцо – с Х- или У-хромосомой – будет оплодотворено.

Женская гетерогаметность имеет место у некоторых насекомых, например у бабочек. Среди позвоночных животных она характерна для птиц и пресмыкающихся.

ebiology.ru

Наследование (биология)

В зависимости от локализации генов в клетке эукариот различают ядерное и цитоплазматическое наследование. В свою очередь ядерное наследование можно подразделить на аутосомное и сцепленное с полом. На основе характера проявления признаков в гетерозиготе выделяют также наследование с полным и неполным доминированием. Различают также зависимое от пола наследование (у признаков, проявляющихся по-разному у особей разного пола), а также ограниченное полом наследование [2] . В последнее время выделяют также эпигенетическое наследование, которое определяет закономерности наследования импринтируемых генов и признаков, определяемых генами инактивируемой Х-хромосомы у особей женского пола.

Хромосомы, заключённые в ядре клетки, являются носителями генов и представляют собой материальную основу наследственности.

Цитоплазматическое наследование

Цитоплазматическое наследование отличается от ядерного по нескольким параметрам. Во-первых, цитоплазматические гены присутствуют в сотнях и тысячах копий в каждой клетке, поскольку в клетке может быть множество органелл, каждая из которых содержит несколько молекул ДНК. Во-вторых, гены органелл расходятся при делении клеток по дочерним клеткам совершенно случайно и в смысле числа копий, и в смысле аллельного состава. В-третьих, цитоплазматические гены передаются, как правило, только через женские гаметы. В-четвёртых, цитоплазматические гены крайне редко рекомбинируют, и процесс рекомбинации ДНК органелл описан только для соматических клеток. В-пятых, цитоплазматические гены могут реплицироваться неоднократно за один клеточный цикл [4] .

Явление нехромосомного (внехромосомного, внеядерного, цитоплазматического) наследования было открыто в 1909—1910 году немецкими исследователями Карлом Корренсом и Эрвином Бауром. В 1909 году К. Корренс сообщил, что при изучении декоративного растения Mirabilis jalapa (ночная красавица) он обнаружил, что окраска листьев (зеленая или пёстрая) наследуется не по Менделю и зависит от материнского растения. Независимо от него в том же выпуске журнала Э.Баур опубликовал статью, в которой также описывал неменделевское наследование признаков при скрещивании пёстролистных растений герани Pelargonium, связанным, по предположению Э.Баура, с наследованием пластид по материнской и отцовской линии [5] . В 1910 году Э.Баур опубликовал результаты экспериментов с пестролистными растениями львиного зева Antirrhinum majus, в которых наследование цвета побегов было исключительно материнским. Э.Баур дал правильную интерпретацию явления неменделевского наследования пёстролистности, считая, что хлоропласты, как и ядро, несут наследственные факторы, способные мутировать, а при митозе пластиды распределяются случайным образом [4] .

У млекопитающих митохондрии передаются строго по материнской линии, после оплодотворения митохондрии сперматозоида уничтожаются на стадии дробления. В яйцеклетке 150—200 тыс. митохондрий и количество мтДНК колеблется примерно в этом же диапазоне. Отсюда следует, что каждая митохондрия в яйцеклетке содержит одну-две молекулы мтДНК. Наличие лишь одной-двух молекул мтДНК в митохондрии обеспечивает более яркое фенотипическое проявление её мутаций. Вероятно, это позволяет на ранних стадиях развития очистить пул митохондрий от дефектных собратьев, которые узнаются и уничтожаются специальными клеточными структурами — митофагами, играющими в клетке роль мусорщиков [7] . Установлено, что у млекопитающих гетероплазмия даже по нейтральным мутациям в мтДНК достаточно быстро, в течение считанных поколений, сменяется гомоплазмией [8] . Это позволило выдвинуть концепцию прохождения мтДНК через бутылочное горлышко на одной из стадий развития. Действительно, после оплодотворения зиготические деления не сопровождаются делениями митохондрий, в результате чего количество митохондрий на клетку снижается с 200 тыс. в яйцеклетке до 5 тыс. на клетку в бластоцисте [8] . После имплантации, в ходе дальнейшей дифференцировки клеток, обособляются первичные половые клетки, гоноциты, в которых наблюдается наименьшее число митохондрий на клетку — 10. Таким образом, митохондрии, которые участвуют в формировании предшественников половых клеток, составляют лишь малую часть (0.01 %) от всего изначального пула митохондрий зиготы. Из-за резкого уменьшения количества митохондрий (примерно в 20 тыс. раз) в клетке сильно сокращается разнообразие мтДНК, а вкупе с механизмом уничтожения дефектных митохондрий это должно обеспечивать передачу следующему поколению только правильно работающих митохондрий [7] .

Наследование — передача генетической информации (генетических признаков) от одного поколения организмов к другому [1] . В основе наследования лежат процессы удвоения, объединения и распределения генетического материала, поэтому закономерности наследования у разных организмов зависят от особенностей этих процессов [2] .

У прокариот и вирусов наблюдают иные законы и типы наследования.

Содержание

Типы наследования

Хромосомное наследование

Мнение о том, что хромосомы — подходящие кандидаты на роль материальных носителей наследственности, одним из первых высказал Август Вейсман. В своей «Эволюционной теории», вышедшей в 1903 году, Вейсман отнёс наследственное вещество, называемое им зародышевой плазмой, к ядру половых клеток, а затем — к хромосомам и хроматину. Он это сделал потому, что, судя по цитологическим данным, хромосомы вели себя именно так, как им следовало себя вести, если бы они представляли собой вещество наследственности: они удваивались и разделялись на две равные группы при делении соматических клеток; число их уменьшалось вдвое при образовании гамет, предшествующем смешиванию мужского и женского вкладов во время оплодотворения [3] .

Цитоплазматическая ДНК может находиться в состоянии гетероплазмии, когда в одной органелле, клетке, органе или организме сосуществуют несколько вариантов цитоплазматических генов, или в состоянии гомоплазмии, когда не наблюдается различий по цитоплазматическим генам.

Митохондриальное наследование

Для митохондриальной ДНК (мтДНК) характерно однородительское наследование, и в большинстве случаев зигота получает все свои митохондрии от матери. Существуют механизмы, которые практически полностью предотвращают передачу отцовских митохондрий следующему поколению. Есть некоторые исключения из этого правила. В некоторых группах растений и грибов обнаружено наследование митохондрий от обоих родительских организмов. У некоторых видов двустворчатых моллюсков отцовские митохондрии наследуются клетками зародышевого пути, в то время как соматические клетки получают мтДНК от матери, такое наследование можно назвать двойным однородительским наследованием [6] .

dic.academic.ru

Читайте так же: Мку социально-реабилитационный центр для несовершеннолетних