Закономерности наследования признаков при моно- ди- и полигибридном

Закономерности наследования признаков при моно-, ди- и полигибридном скрещивании. Взаимодействия генов. Множественные аллели.

План: 1. Понятие и предмет генетики. Основные понятия и термины генетики. 2. Закономерности наследования признаков при моногибридном и дигибридном скрещивании. 3. Взаимодействия генов. Множественные аллели.

Генетика – это наука о наследственности и изменчивости организмов. Она раскрывает сущность того, каким образом каждая живая форма воспроизводит себя в следующем поколении и как в этих условиях возникают наследственные изменения, которые передаются потомкам, участвуя в процессах эволюции и селекции.

Наследственность и изменчивость – два фундаментальных свойства живой материи. Наследственность – свойство клеток и организмов передавать индивидуальные особенности обмена веществ, особенностей развития, признаков и свойств от родителей к последующим поколениям. Изменчивость – это способность живых систем приобретать новые признаки, отличающие их от родительских форм.

Наследственность лежит в основе внешнего сходства родителей и детей.

Различия между людьми объясняются изменчивостью, обусловленной как наследственными факторами, так и влиянием среды и образа жизни.

Основные термины генетики v. Наследственность – свойство организмов повторять в ряду поколений сходные признаки. Материальными носителями наследственности информации являются гены. v. Ген - это участок молекулы ДНК, ассоциированный с регуляторными элементами и соответствующий одной единице транскрипции (м. б. один полипептид или один белок). Более упрощенно ген – это единица наследственности, определяющая развитие какого-либо признака организма. Ген (с химической точкой зрения) – участок молекулы ДНК, последовательность нуклеотидов которого определяет последовательность аминокислот в полипептиде (в I структуре белка). v. Признак – любая особенность, которая передаётся от родителей детям.

v. Генотип – совокупность всех генов заключённых в диплоидном наборе хромосом. организма, v. Фенотип – совокупность всех признаков организма. v. Геном - совокупность всех генов, характерных для гаплоидного набора хромосом данного вида. v. Гены находятся в хромосомах. v. Пара гомологичных хромосом – это хромосомы одинакового размера и морфологии, которые состоят из одних и тех же генов. Одна хромосома – отцовская, другая – материнская. v. Локус - местоположение конкретного гена в хромосоме. Оно постоянно для каждого гена.

Хромосома 6 Аллели: G и g локуса 6 q 21. 1– гетерозиготное состояние Аллели D локуса 6 q 41. 1– гомозиготное доминантное Аллели r – гомозиготное рецессивное состояние Чистые линии: DD и rr – дают только один сорт гамет

v. Аллель – аллеломорфный ген – одно из возможных структурных состояний гена (одна из двух или более альтернативных форм гена). Аллели могут быть нормальными (обычно это аллели дикого типа) или мутантными. v. Альтернативные аллели – разные состояния одного и того же гена (например, аллель А или аллель а). v. Одинаковые аллели – одинаковые состояния гена (аллели А и А, аллели а и а). v. Альтернативный признак может иметь аллели одинаковые или разные. v. Аллели гена – это гены, расположенные в одинаковых участках (локусах) гомологичных хромосом и определяющие варианты развития одного и того же признака.

v. Доминантный аллель отвечает за признак, проявляющийся как в гомо-, так и в гетерозиготном состоянии (АА и Аа). v. Рецессивный аллель отвечает за признак, проявляющийся только в гомозиготном состоянии (аа). v. Гомозиготный генотип (диплоид) – в одинаковых локусах гомологичных хромосом находятся одинаковые аллели одного и того же гена (АА или аа) и образует одинаковые типы гамет. v. Гетерозиготный генотип (диплоид) – в одинаковых локусах находятся разные аллели одного и того же гена (Аа) и образует разные типы гамет.

Г. Мендель (1823 – 1884)

Г. Мендель проводил свои эксперименты с горохом в маленьком саду возле монастыря.

Страница из блокнота Г. Менделя

Анализирующее скрещивание

Типы наследования признаков Моногенное Аутосомное Доминантное Рецессивное Доминантное Полигенное Гоносомное Х-сцепленное Y-сцепленное (голандрическое) Рецессивное

v. Чистые линии - это особи, не дающие расщепления по изучаемым признакам, и имеющие только один тип гамет. v Примером чистых линий являются особи с генотипами по изучаемым признакам АА; ВВ; аа. ВВ; ААвв; аавв.

I закон Единообразие гибридов F 1 II закон Расщепление гибридов F 2 II закон Менделя: (правило расщепления) При скрещивании гибридов I поколения - двух гетерозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков наблюдается расщепление в соотношение 1 : 2 : 1 по генотипу и 3 : 1 по фенотипу.

I закон Менделя – единообразие гибридов I поколения, закон доминирования. При скрещивании гомозиготных особей , анализируемых по одной паре альтернативных признаков, наблюдается единообразие гибридов I поколения как по фенотипу, так и по генотипу.

II закон Менделя: (правило расщепления) При скрещивании гибридов I поколения двух гетерозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков - наблюдается расщепление в соотношение 1 : 2 : 1 по генотипу и 3 : 1 по фенотипу.

3: 1

Интерпретация результатов исследований Менделя с помощью решетки Пеннетта.

Аллельные гены в гетерозиготном состоянии не изменяют друга, не смешиваются. В гамете может быть лишь один из пары аллельных генов, поэтому гаметы остаются «чистыми» . Цитологические скрещивания. основы моногибридного Гипотеза «чистоты» гамет (Бэтсон, 1902 г. )

Различие гороха по форме семян – гладкие и морщинистые.

III закон Менделя – закон независимого наследования и комбинирования признаков. Определение: Независимое наследование означает, что признаки наследуются независимо друг от друга, по цвету наблюдается расщепление во 2 поколении 3: 1 и по форме 3: 1. Независимое комбинирование признаков проявляется в том, что оба признака могут сочетаться в зиготе независимо друг от друга: 9 : 3 : 1 9 – оба признака доминантные 3 – один признак доминантный 3 – другой признак доминантный 1 – оба признака рецессивные

При полигибридном скрещивании: Число гамет = 2 n , где n – количество гетерозигот. Число фенотипов = ( 3 : 1)n, где n – число анализируемых признаков. При n = 2 число фенотипов равно (3 : 1)2 = (9 : 3 : 1) Р. : ♀ Аа. Вв. Сс × ♂Аа. Вв. Сс (3 : 1)3 = 27 (АВС) : 9 (а. ВС) : 9 (Ав. С) : 9 (АВс) : 3 (ав. С) : 3 (а. Вс) : 3 (Авс) : 1 (авс)

Неполное доминирование – соотношение по фенотипу совпадает с соотношением по генотипу.

JA JA JB JO JAJA JAJB JAJO Группы крови: I (0) II (AA, AO) JB JO JAJB JBJO JAJO JBJO III (BB, BO) IV (AB) JOJO кодоминирование

Межаллельная комплементация Полипептид А Полипептид В Нормальный белок Р D 1 – мутация полипептида А белка Р D 2 – мутация полипептида В белка Р Генотип D 1 D 1 – полипептида А нет, белок P неполноценный Генотип D 2 D 2 – полипептида В нет, белок P неполноценный Генотип D 1 D 2 – имеется по половинной дозе обоих полипептидов, белок нормальный.

Аллельное исключение

Множественный аллелизм на примере наследования групп крови по системе АВО.

Комплементарность Комплементарные гены – взаимодополняющие гены. При наличии в генотипе доминантных аллелей нескольких генов формируется новый признак

Комплементарность: А_В_ - красный Соотношение 9 : 7

Модификация дигибридного скрещивания при комплементарном взаимодействии генов в соотношении P 1. : ♀ DDee D – нормальное развитие улитки d – патология улитки E – нормальное развитие нерва e – патология нерва P 2. . : ♀ Dd. Ee ♀ × G ♂ Dd. Ee F 1 – ♂ dd EE d. E De Dd. Ee 25% DE 25% De 25% d. E 25% de 25% DE DDEE 6, 25% DDEe 6, 25% Dd. EE 6, 25% Dd. Ee 6, 25% De DDEe 6, 25% DDee 6, 25% Dd. EE 6, 25% Ddee 6, 25% d. E Dd. EE 6, 25% Dd. Ee 6, 25% dd. EE 6, 25% dd. Ee 6, 25% de Dd. Ee 6, 25% Ddee 6, 25% dd. Ee 6, 25% Ddee 6, 25% ♂ 9: 7

Модификация дигибридного скрещивания при комплементарном взаимодействии генов в соотношении C – черная пигментация волос с – отсутствие пигмента А – зональное распределение пигмента а – сплошное распределение пигмента P 1. : ♀ CCaa G Ca F 1 P 2. : ♀ × 9: 3: 4 ♂cc. AA с. А Cc. Aa ♀ Cc. Aa × ♂ Cc. Aa 25% CA 25% Ca 25% c. A 25% ca 25% CA CCAA 6, 25% CCAa 6, 25% Cc. AA 6, 25% Cc. Aa 6, 25% Ca CCAa 6, 25% CCaa 6, 25% Cc. Aa 6, 25% Ccaa 6, 25% c. A Cc. AA 6, 25% Cc. Aa 6, 25% cc. AA 6, 25% cc. Aa 6, 25% ca Cc. Aa 6, 25% Ccaa 6, 25% cc. Aa 6, 25% ccaa 6, 25% ♂

Модификация дигибридного скрещивания при 9 : 3 комплементарном взаимодействии генов в соотношении P – гороховидная форма гребня у кур R – розовидная форма гребня у кур PR – ореховидная форма гребня у кур pr – листовидная форма у кур P 1. : ♀ PPrr G Pr × F 1 P 2. : ♀ : 3: 1 Pp. Rr ♀ Pp. Rr × ♂ pp. RR p. R ♂ Pp. Rr 25% PR 25% Pr 25% p. R 25% pr 25% PR PPRR 6, 25% PPRr 6, 25% Pp. RR 6, 25% Pp. Rr 6, 25% Pr PPRr 6, 25% PPrr 6, 25% Pp. Rr 6, 25% Pprr 6, 25% p. R Pp. RR 6, 25% Pp. Rr 6, 25% pp. RR 6, 25% pp. Rr 6, 25% pr Pp. Rr 6, 25% Pprr 6, 25% pp. Rr 6, 25% pprr 6, 25% ♂

A — листовидный (pprr); Б — гороховидный (PPrr или Pprr); В — ореховидный (PPRR или Pp. Rr); Г — розовидный (pp. RR или pp. Rr).

Эффект комплементарного действия генов при окраске шерсти у собак. Соотношение 9 : 3 : 1

Виды расщепления при комплементарном взаимодействии генов: 9: 7 9: 3: 3: 1 9: 3: 4 9: 6: 1

Э П И С Т А З Доминантный эпистаз – доминантный ген из одной аллельной пары подавляет действие доминантного аллеля из другой аллельной пары Ген, подавляющий действие другого называется эпистатическим геном, или супрессором, или ингибитором Подавляемый гипостатическим ген А > В называется

Модификация дигибридного скрещивания при эпистатическом (доминантном) взаимодействии генов в соотношении 13 : 3 С – пигментация перьев (окрашенные куры) с – отсутствие пигмента J – супрессор (белая окраска перьев) j – нейтральный ген P 2. : ♀ P 1. : ♀ ССjj G Cj ♂ cc. JJ c. J Cc. Jj F 1 ♀ Cc. Jj × × ♂ Cc. Jj 25% CJ 25% Cj 25% c. J 25% cj 25% CJ CCJJ 6, 25% CCJj 6, 25% Cc. JJ 6, 25% Cc. Jj 6, 25% Cj CCJj 6, 25% CCjj 6, 25% Cc. Jj 6, 25% Ccjj 6, 25% c. J Cc. JJ 6, 25% Cc. Jj 6, 25% cc. JJ 6, 25% cc. Jj 6, 25% cj Cc. Jj 6, 25% Ccjj 6, 25% cc. Jj 6, 25% ccjj 6, 25% ♂

Модификация дигибридного скрещивания при эпистатическом (доминантном) взаимодействии генов в соотношении 12 A – умеренная форма близорукости B – высокая форма близорукости A, b – нормальное зрение P 1. : ♀ ААbb G Ab ♀ ♀ Aa. Bb ♂ aa. BB a. B Aa. Bb F 1 P 2. : – : 3: 1 × ♂ Aa. Bb 25% AB 25% Ab 25% a. B 25% ab 25% AB AABB 6, 25% AABb 6, 25% Aa. BB 6, 25% Aa. Bb 6, 25% Ab AABb 6, 25% AAbb 6, 25% Aa. Bb 6, 25% Aabb 6, 25% a. B Aa. BB 6, 25% Aa. Bb 6, 25% aa. BB 6, 25% aa. Bb 6, 25% ab Aa. Bb 6, 25% Aabb 6, 25% aa. Bb 6, 25% aabb 6, 25% ♂

Рецессивный эпистаз – рецессивный ген из одной аллельной пары в гомозиготном состоянии подавляет действие доминантного аллеля из другой аллельной пары аа > В

«Бомбейский феномен» I 0 - (0) группа крови IA - (А) группа крови IB - (в) группа крови IAIB- (АВ) группа крови H – ген белка – предшественника антигенов А и В hh - супрессор P 1. : ♀ IBIBHh – ♂ I 0 I 0 Hh IBh I 0 H I 0 h IBH G F 1 IBI 0 HH; IBI 0 Hh; IBI 0 hh P 2. : ♀ IBI 0 hh – ♂ IAI 0 HH G IB h I 0 h I AH I 0 H F 2 IAIBHh; IAI 0 Hh; IBI 0 Hh; I 0 I 0 Hh

Виды расщепления при эпистатическом взаимодействии генов: Доминантный эпистаз: 13 : 3 12 : 3 : 1 Рецессивный эпистаз: 9 : 7

ПОЛИМЕРИЯ явление одновременного действия на признак нескольких неаллельных однотипных генов

Полимерное взаимодействие генов Интенсивность пигментации Р 1 Р 1 Р 2 Р 2 Р 3 Р 3 Р 4 Р 4 _ _ _ _ _ р1 р1 р2 р2 р3 р3 р4 р4

А 1 А 2 а 1 а 2 Модификация дигибридного скрещивания при полимерном взаимодействии генов в соотношении 15 : Окрашенные зерна P 1. : ♀ a 1 a 1 a 2 a 2– ♂ A 1 A 1 A 2 A 2 G aa AA 1 2 1 1 2 F 1 Белые зерна A 1 a 1 A 2 a 2 P 2. : ♀ A 1 a 1 A 2 a 2 × ♂ A 1 a 1 A 2 a 2 ♀ 25% A 1 A 2 25% a 1 A 2 25% A 1 a 2 25% a 1 a 2 25% A 1 A 2 A 1 A 1 A 2 A 2 6, 25% A 1 a 1 A 1 A 2 6, 25% A 1 A 1 A 2 a 2 6, 25% A 1 a 1 A 2 a 2 6, 25% a 1 A 2 A 1 a 1 A 2 A 2 6, 25% a 1 a 1 A 2 a 2 6, 25% A 1 a 1 A 2 a 2 6, 25% a 1 a 1 A 2 a 2 6, 25% A 1 a 2 A 1 A 1 A 2 a 2 6, 25% A 1 a 1 A 2 a 2 6, 25% A 1 A 1 a 2 a 2 6, 25% A 1 a 2 a 2 a 2 6, 25% a 1 a 2 A 1 A 1 a 2 a 2 6, 25% a 1 a 1 A 2 a 2 6, 25% A 1 a 1 a 2 a 2 6, 25% a 1 a 1 a 2 a 2 6, 25% ♂

Возможные вариации расщепления по фенотипу при взаимодействии генов Неполное доминирование: 1: 2 : 1 Комплементарное взаимодействие: 9: 7 9: 3: 4 9: 3: 3: 1 Эпистаз: 13 : 3 Полимерия: 15 : 1 12 : 3 : 1 63 : 1 255 : 1