Дигибридное скрещивание

Дигибридное скрещивание.

Чтобы определить, как будут наследоваться два (и более) признака одного родителя, Мендель проводил дигибридное скрещивание, в котором гомозиготные родители отличались друг от друга по двум признакам: окраске семян (желтая и зеленая) и форме семян (гладкая и морщинистая) (66). Появление F₁ особей с желтыми гладкими семенами свидетельствует о доминировании этих признаков и проявлении закона единообразия у гибридов F₁. После их самоопыления в F₂ появились особи четырех фенотипов. Два — сходные с родительскими (желтые гладкие и зеленые морщинистые), а два — новые, сочетающие признаки матери и отца (желтые морщинистые и зеленые гладкие). Из этого видно, что при дигибридном скрещивании наблюдается независимое наследование признаков. Количественный анализ этих гибридов показывает, что дигибридное расщепление представляет собой два моногибридных расщепления, идущих независимо друг от друга. Оно выражается отношением 9:3:3:1, или (3:1)2. Такой характер наследования получил название закона независимого наследования (распределения) признаков, или третьего закона Менделя. Согласно этому закону, расщепление по каждому признаку идет независимо от другого признака.

Независимое наследование признаков при дигибридном скрещивании обусловлено независимым поведением хромосом в мейозе при образовании гамет гибридами F₁ (АаВв). Оно выражается в том, что в анафазе I с одинаковой вероятностью к одному полюсу могут отойти либо обе материнские хромосомы, а к другому — обе отцовские, либо вместе с материнской хромосомой с геном А отойдет отцовская с геном в, а вместе с отцовской хромосомой с геном а — материнская с геном В.

Следовательно, гибриды из F₁, (АаВв) с одинаковой вероятностью могут образовывать 4 типа гамет: АВ, ав, Ав и аВ.

Независимое наследование характерно только для тех признаков, гены которых находятся в разных хромосомах. Оно имеет огромное значение для эволюции, так как является источником комбинативной изменчивости и многообразия живых организмов.

Просмотров: 4 484

Анализирующее скрещивание.

При полном доминировании среди особей с доминантными признаками невозможно отличать гомозиготы от гетерозигот, а в этом часто возникает необходимость (например, чтобы определить, чистопородна или гибридна данная особь). С этой целью проводят анализирующее скрещивание, при котором исследуемая особь с доминантными признаками скрещивается с рецессивной гомозиготой. Если потомство от такого скрещивания окажется однородным, значит, особь гомозиготна (ее генотип АА). Если же в потомстве будет 50% особей с доминантными признаками, а 50% — с рецессивными, значит, особь гетерозиготна.

Анализирующее скрещивание

Разбор типовых заданий №6 ЕГЭ по биологии

Типы гамет у особи

Сколько типов гамет образуется у особи с генотипом aabb?

У нас есть две пары аллельных хромосом:

Первая пара: аа

Вторая пара: bb

Это все гомозиготы. Можно составить лишь одну комбинацию: ab.

Типы гамет при скрещивании

Сколько видов гамет образуется у дигетерозиготных растений гороха при дигибридном скрещивании (гены не образуют группу сцепления)? В ответ запишите цифру.

Раз растения дигетерозиготны, то это значит, что по обоим признакам у них одна аллель доминантная, а вторая-рецессивная.

Получаем генотипы AaBb и AaBb.

Гаметы в задачах обозначаются буквой G, притом без запятых, в кружочках, указываются вначале гаметы одной особи, потом ставится точка с запятой (;), пишутся гаметы другой особи, тоже в кружочках.

Скрещивание обозначается значком «х».

Выпишем гаметы, для этого переберем все сочетания:

Гаметы у первой и второй особи получились одинаковыми, так генотип их был тоже одинаков. Значит, у нас получилось 4 разных типа гамет:

Подсчет доли дигетерозигот

При скрещивании особей с генотипами АаВb с АаВb (гены не сцеплены) доля (%) гетерозигот по обеим аллелям (дигетерозигот) в потомстве составит….

Составим решетку Пеннета. Для это выпишем гаметы одной особи в столбик, гаметы другой- в строку, получим таблицу:

Найдем дигетерозиготы в таблице:

Всего зигот:16

Дигетерозигот:4

Посчитаем процент: =

Применение законов Менделя

Правило единообразия первого поколения проявится, если генотип одного из родителей — aabb, а другого —

По правилу единообразия скрещиваться должны моногибридные гомозиготы, одна с доминантным признаком, а вторая- с рецессивным. Значит, генотип другой особи должен быть AABB.

Ответ: ААВВ.

Соотношение фенотипов

Генотип одного из родителей будет АaBb, если при анализирующем дигибридном скрещивании и независимом наследовании признаков наблюдается расщепление по фенотипу в потомстве в соотношении. Ответ запишите в виде последовательности цифр, показывающих соотношение получившихся фенотипов, в порядке их убывания.

Анализирующее дигибридное скрещивание, значит, у второй особи рецессивная дигомозигота: aabb.

Здесь можно обойтись без решетки Пеннета.

Поколения обозначаются буквой F.

F1: AaBb; Aabb; aaBb; aabb

Все четыре варианта фенотипов разные, так что относятся они друг к другу как 1:1:1:1.

Ответ: 1111

Соотношение генотипов

Каково соотношение генотипов у потомства, полученного от скрещивания особей с генотипами АаВb х ААВВ?

АаВb х ААВВ

F1: AaBb; Aabb; aaBb; aabb

Все 4 генотипа разные.

Наследование определенных признаков или болезней

Какова вероятность рождения здоровых мальчиков в семье, где мать здорова, а отец болен гипертрихозом — болезнью, обусловленной наличием гена, сцепленного с Y−хромосомой?

Если признак сцеплен с Y-хромосомой, значит, на Х- хромосоме он никак не отражается.

Женский пол гомозиготен: ХХ, а мужской- гетерозиготен ХY.

Решение задач с половыми хромосомами практически не отличается от решения задач с аутосомами.

Составим табличку ген и признак, которую также следует составлять и для задач про аутосомные хромосомы, если указаны признаки и это важно. Буква над Y обозначает, что с этой хромосомой сцеплен ген

Признаки бывают доминантными и рецессивными, они обозначаются заглавными и маленькими буквами, могут относиться как к Ч-хромосоме, так и к Y-хромосоме, зависит от задачи

Буква над Y обозначает, что с этой хромосомой сцеплен ген. Признаки бывают доминантными и рецессивными, они обозначаются заглавными и маленькими буквами, могут относиться как к Ч-хромосоме, так и к Y-хромосоме, зависит от задачи.

ХХ х ХY a

F1: ХХ-девочка, здорова

ХY a — мальчик, болен

Мальчики, родившиеся у этой пары будут 100% больны, значит 0% здоровы.

Группы крови

Какую группу крови по системе АВО имеет человек с генотипом I B I 0 ? В ответ запишите цифру.

Воспользуемся табличкой:

В нашем генотипе записаны агглютиногены В и 0. Эта пара дает третью группу крови.

Работа со схемой

По изображённой на рисунке родословной определите вероятность (в процентах) рождения у родителей 1 и 2 ребёнка с признаком, обозначенным чёрным цветом, при полном доминировании этого признака. Ответ запишите в виде числа.

Итак, учимся анализировать подобные схемы.

Мы видим, что признак проявляется как у мужчин, так и у женщин, значит, он не сцеплен с полом.

Проявляется в каждом поколении, значит, доминантный.

Раз у одного из детей пары признак не проявился, значит, родители-гетерозиготы.

F1: АА- проявляется

Аа- проявляется

Аа- проявляется

аа — не проявляется

3 — проявляется из 4

13.2. Дигибридное и полигибридное скрещивание. Независимое наследование

Дигибридное скрещивание – это скрещивание родительских особей, различающихся по двум парам альтернативных признаков и, соответственно, по двум парам аллельных генов.

Полигибридное скрещивание – это скрещивание особей, различающихся по нескольким парам альтернативных признаков и, соответственно, по нескольким парам аллельных генов.

Георг Мендель скрещивал растения гороха, отличающиеся по окраске семян (желтые и зеленые) и по характеру поверхности семян (гладкие и морщинистые). Скрещивая чистые линии гороха с желтыми гладкими семенами с чистыми линиями, имеющими зеленые морщинистые семена, он получил гибриды первого поколения с желтыми гладкими семенами (доминантные признаки). Затем Мендель скрестил гибриды первого поколения между собой и получил четыре фенотипических класса в соотношении 9: 3: 3: 1, т. е. в результате во втором поколении появилось два новых сочетания признаков: желтые морщинистые и зеленые гладкие. Для каждой пары признаков отмечалось отношение 3: 1, характерное для моногибридного скрещивания: во втором поколении получилось 3/4 гладких и 1/4 морщинистых семян и 3/4 желтых и 1/4 зеленых семян. Следовательно, две пары признаков объединяются у гибридов первого поколения, а затем разделяются и становятся независимыми друг от друга.

На основе этих наблюдений был сформулирован третий закон Менделя.

Третий закон Менделя

Закон о независимом наследовании: расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других пар признаков. В чистом виде этот закон справедлив только для генов, локализованных в разных хромосомах, и частично соблюдается для генов, расположенных в одной хромосоме, но на значительном расстоянии друг от друга.

Опыты Менделя легли в основу новой науки – генетики. Генетика – это наука, изучающая наследственность и изменчивость.

Успеху исследований Менделя способствовали следующие условия:

1. Удачный выбор объекта исследования – гороха. Когда Менделю предложили повторить свои наблюдения на ястре-бинке, этом вездесущем сорняке, он не смог этого сделать.

2. Проведение анализа наследования отдельных пар признаков в потомстве скрещиваемых растений, отличающихся по одной, двум или трем парам альтернативных признаков. Велся учет отдельно по каждой паре этих признаков после каждого скрещивания.

3. Мендель не только зафиксировал полученные результаты, но и провел их математический анализ.

Мендель сформулировал также закон чистоты гамет, согласно которому гамета чиста от второго аллельного гена (альтернативного признака), т. е. ген дискретен и не смешивается с другими генами.

При моногибридном скрещивании в случае полного доминирования у гетерозиготных гибридов первого поколения проявляется только доминантный аллель, однако рецессивный аллель не теряется и не смешивается с доминантным. Среди гибридов второго поколения и рецессивный, и доминантный аллель может проявиться в своем – чистом – виде, т. е. в гомозиготном состоянии. В итоге гаметы, образуемые такой гетерозиготой, являются чистыми, т. е. гамета А не содержит ничего от аллели а, гамета а – чиста от А.

На клеточном уровне основой дискретности аллелей является их локализация в разных хромосомах каждой гомологичной пары, а дискретности генов – их расположение в разных локусах хромосом.

Предыдущая

Отклонения от третьего закона Менделя

Отклонения от ожидаемого расщепления по законам Менделя вызывают летальные гены. Например, при скрещивании гетерозиготных каракульских овец расщепление в F₁ составляет 2:1 (вместо ожидаемого 3:1). Ягнята, гомозиготные по доминантной аллели серой окраски (W), нежизнеспособны и погибают из-за недоразвития рубца желудка.

У человека аналогично наследуется доминантный ген брахидактилии (короткие толстые пальцы). У гетерозигот наблюдается брахидактилия, а гомозиготы па этому гену погибают на ранних стадиях эмбриогенеза.

У человека имеется ген нормального гемоглобина и ген серповидно-клеточной анемии (HbS). Гетерозиготы по этим генам жизнеспособны, а гомозиготы по HbS погибают в раннем детском возрасте (гемоглобин S не способен связывать и переносить кислород).

Затруднения в интерпретации результатов скрещивания (отклонения от законов Менделя) может вызвать и явление плейотропии, когда один ген отвечает за проявление нескольких признаков. Так, у гомозиготных серых каракульских овец ген W детерминирует не только серую окраску шерсти, но и недоразвитие пищеварительной системы.

Примерами плейотропного действия гена у человека служат синдромы Марфана и «голубых склер». При синдроме Марфана изменение одного гена приводит к развитию «паучьих пальцев», подвывиха хрусталика, деформированной грудной клетки, аневризмы аорты, высокого свода стопы.

При синдроме «голубых склер» у человека наблюдаются голубая окраска склер, ломкость костей и пороки развития сердца. При плейотропии, вероятно, наблюдается недостаточность ферментов, активных в нескольких типах тканей или в одной, но широко распространенной. В основе синдрома Марфана, по-видимому, лежит один и тот же дефект развития соединительной ткани.

Моногибридное скрещивание.

Оно наиболее простое, так как родители отличаются друг от друга по одному признаку (например, по окраске цветков гороха — красной и белой) (64).

При анализе гибридов F₁, Мендель установил, что все особи имеют одинаковые признаки. При этом проявляется только признак одного родителя — красные цветки, признак другого (белые цветки) отсутствует. Признак, проявляющийся в F₁, он назвал доминантным (преобладающим); признак отсутствовавший — рецессивным (отступающим). Эта закономерность в генетике получила название закона доминирования или закона единообразия гибридов первого поколения (первый закон Менделя).

Процесс самоопыления

Проводя самоопыление гибридов F₁, Мендель установил, что в F₂ появляются особи как с доминантным признаком (красные цветки), так и с рецессивным (белые цветки) в отношении 3:1. Это явление получило название закона расщепления гибридов второго поколения или второго закона Менделя.

Для объяснения наблюдаемых закономерностей Мендель выдвинул гипотезу чистоты гамет, предположив следующее:

Любой признак формируется под влиянием материального фактора (позднее названного геном). Фактор, определяющий доминантный признак, он обозначил заглавной буквой А, а рецессивный — а. Каждая особь содержит два фактора, определяющих развитие признака, из которых один она получает от матери, другой — от отца. При образовании гамет происходит редукция факторов, и в каждую гамету попадает только один.

Согласно этой гипотезе, ход моногибридного скрещивания записывают так:

При любых сочетаниях гамет все гибриды имеют одинаковые генотип и фенотип

Из данной схемы видно, что при любых сочетаниях гамет все гибриды имеют одинаковые генотип и фенотип и что гипотеза чистоты гамет правильно объясняет законы единообразия гибридов первого поколения и доминирования.

При образовании гамет у гибридов F₁, 1/2 будет нести фактор А, а 1/2 — а. При самоопылении и равновероятном сочетании гамет при оплодотворении в F₂ ожидается следующее: при самоопылении однородное, нерасщепляющееся потомство. Они в гомологичных хромосомах содержат одинаковые аллельные гены (АА или аа) и образуют один сорт гамет.

Гетерозиготы — особи, дающие расщепление. Они содержат разные аллели (Аа) и образуют два сорта гамет: с геном А и геном а.

Когда соблюдается третий закон Менделя?

Законы Менделя носят статистический характер (выполняются на большом количестве особей) и являются универсальными, т. е. они присущи всем живым организмам. Для проявления третьего закона Менделя необходимо соблюдение ряда условий:

• гены разных аллельных пар (неаллельные) должны находиться в разных парах (негомологичных) хромосом;
• между генами не должно быть сцепления и взаимодействия, кроме полного доминирования;
• должна быть равная вероятность образования гамет и зигот разного типа и равная вероятность выживания организмов с разными генотипами (не должно быть летальных генов).

В основе независимого наследования генов разных аллельных пар лежит генный уровень организации наследственного материала, заключающийся в том, что гены относительно независимы друг от друга.

Сцепление генов

В начале 20 века генетики столкнулись с наследованием, не соответствующим законам Менделя. Не было свободного наследования пурпурной окраски лепестков и морщинистой поверхности пыльцы у душистого горошка.

Впоследствии оказалось, что гены, ответственные за эти признаки, расположены в одной паре хромосом и потому наследуются вместе (сцепленно).

Рис. 2. Сцепленные гены.

Гены в хромосоме расположены линейно и наследуются совместно с другими генами.

В половых клетках независимо распределяются только хромосомы. Свободная комбинация генов ограничена.

При дигибридном сцепленном скрещивании, когда 2 пары аллелей находятся в одной паре хромосом, особь даёт только 2 типа гамет и 2 фенотипа в потомстве.

Но и полное сцепление генов встречается редко. Обычно оно нарушается кроссинговером – обменом генами между хромосомами в процессе мейоза.

Рис. 3. Схема кроссинговера.

Что мы узнали?

При дигибридном скрещивании родители различаются по двум парам признаков. Третий закон Менделя гласит, что признаки в таком случае наследуются независимо, если определяющие их гены находятся в разных парах хромосом. Соотношение фенотипов и генотипов при дигибридном гетерозиготном скрещивании 9:3:3:1. Если гены А и В расположены в: одной хромосоме или одной паре хромосом, то они наследуются сцепленно.

1. /10

   Вопрос 1 из 10

Цитологическое объяснение независимого наследования

К независимому наследованию приводит поведение хромосом во время мейоза. Гены двух разных пар признаков находятся в негомологичных хромосомах. У гомозиготных особей образуется только один тип гамет, содержащих по одной из каждой пары негомологичных хромосом. В процессе оплодотворения диплоидный набор хромосом восстанавливается. Генотип гибридов первого поколения представлял собой следующее сочетание RrYy (или АаВв, чтобы проследить по иллюстрации).

Так как негомологичные хромосомы расходятся произвольно, то гибридные особи дают 4 типа гамет: Ав, АВ, аВ, ав. Попарное слияние этих типов гамет при оплодотворении даёт 16 возможных вариантов зигот.

Промежуточное наследование.

Иногда у гибридов F₁ не наблюдается полного доминирования.

Промежуточное наследование

В F₂ расщепление по генотипу будет: 1 АА : 2 Аа : 1 аа, а по фенотипу: 3 краен. : 1 бел., таким, каким оно было в опыте, что говорит о достоверности гипотезы.

С открытием мейоза (40 лет спустя после работ Менделя) гипотеза чистоты гамет получила цитологическое подтверждение. Например, высшие растения имеют диплоидный набор хромосом; после мейоза в каждую гамету попадает только одна из гомологичных хромосом, а следовательно, только один из аллельных генов. Аллельными генами называют гены, расположенные в идентичных участках гомологичных хромосом. Дальнейший процесс наследования можно проследить на схеме.

Гипотеза чистоты гамет ввела ряд генетических понятий.

Гомозиготы — особи, дающие их признаки носят промежуточный характер (65). Такое наследование называют промежуточным наследованием или неполным доминированием.

При неполном доминировании F₂ расщепление по фенотипу и генотипу выражается одинаковым отношением 1:2:1.

Пример

Рассмотрим дигибридное скрещивание двух особей крупного рогатого скота.

Родители различаются по признакам:

• рогатости и комолости (безрогости);
• чёрной и красной масти.

Доминантная гомозигота ААВВ несёт гены:

• чёрной масти (А);
• комолости (В).

Рецессивная гомозигота аавв имеет гены:

ТОП-4 статьи

которые читают вместе с этой

• красной масти (а);
• рогатости (в).

Р ААВВ х аавв

G АВ ав

F1 АаВв

В первом поколении все телята будут дигетерозиготами, одинаковыми по генотипу и фенотипу (чёрные, комолые).

Дигетерозиготы дают уже 4 типа гамет: АВ, Ав, аВ, ав.

При дальнейшем скрещивании происходит расщепление:

АаВв х АаВв

F2

G	АВ	Ав	аВ	ав
АВ	ААВВ Чёрный комолый	ААВв Чёрный комолый	АаВВ Чёрный комолый	АаВв Чёрный Комолый
Ав	ААВв Чёрный комолый	ААвв Чёрный рогатый	АаВв Чёрный комолый	Аавв Чёрный рогатый
аВ	АаВВ Чёрный комолый	АаВв Чёрный комолый	ааВВ красный комолый	ааВв красный комолый
ав	АаВв Чёрный комолый	Аавв Чёрный рогатый	ааВв красный комолый	аавв красный рогатый

Оба доминантных признака имеют 9 из 16 особей.

3 из 16 – первый доминантный и второй рецессивный.

3 из 16 – первый рецессивный и второй доминантный.

1 из 16 имеет два рецессивных признака.

Оба доминантных признака, чёрная масть и комолость, проявляются в соотношении 12:4 (3:1) к рецессивным. Значит, каждая пара признаков при наследовании не зависит от другой. Это и утверждает третий закон Менделя.

Рис. 1. Закон Менделя.

Указанные закономерности наблюдаются в случае полного доминирования при дигибридном скрещивании.

При неполном доминировании признак гетерозиготы выражен сильнее, чем у рецессивной гомозиготы, но слабее, чем у доминантной. В этом случае будет получено не 4, а 9 фенотипических классов.

Принцип независимого наследования. Третий закон Менделя

Что же на самом деле наблюдал Мендель? Из 556 семян, полученных при дигибридном скрещивании, он увидел следующие фенотипические результаты:

• 315 круглых жёлтых (обозначаются R_Y_, где подчёркивание указывает на наличие любого аллеля);
• 108 круглых зелёных (R_ yy);
• 101 морщинистых жёлтых (rr Y__);
• 32 морщинистых зелёных (rr yy).

Эти результаты очень близки к соотношению 9:3:3:1. (Ожидаемое 9:3:3:1 соотношение для 556 потомства составляет 313:104:104: 35). Соотношение 9:3:3:1 называют фенотипическим радикалом и используют при решении задач.

Оказалось, что аллели двух генов ведут себя независимо друг от друга и не влияют на неаллельные признаки. Круглые и морщинистые семена встречаются в соотношении примерно 3:1 (423: 133), так же как и жёлтые и зелёные (416:140). Аналогичные результаты Мендель получил и для других пар признаков. Значит, дигибридное скрещивание – это два независимо протекающих моногибридных скрещивания.

Отсюда можно сделать вывод, что при скрещивании гетерозиготных особей, отличающихся по нескольким парам альтернативных признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении (3+1) n , где n – число признаков в гетерозиготном состоянии.

Мы называем это третьим законом Менделя – законом независимого наследования.

Закон независимого наследования имеет следующую формулировку: при скрещивании двух гомозиготных организмов, анализируемых по двум (или более) парам альтернативных признаков, во втором поколении наблюдается независимое комбинирование генов разных аллельных пар и соответствующих им признаков.