Стручёк и горошины фото

Моногибридное скрещивание: полное доминирование Урок 2.

 

Моногибридное скрещивание – такое, при котором исследуют только два варианта одного признака, например, белую и пурпурную окраску цветов. Этот обманчиво простой вид гибридизации приводит к пониманию природы наследования.

Семь характеристик садового гороха, изученных Менделем в его экспериментах, обладали двумя противоположными вариантами, которые хорошо визуально распознавались:

  • жёлтая и зелёная окраска семян;
  • высокий и низкий рост побега;
  • морщинистые и гладкие горошины;
  • пурпурная и белая окраска венчика цветка;
  • жёлтая и зелёная окраска плодов;
  • выпуклая и перетянутая форма плодов;
  • аксиальное и терминальное расположение цветков на побеге.

Мы подробно рассмотрим моногибридное скрещивание растений на примере наследования альтернативной окраски венчиков цветов. Эксперименты Менделя с другими признаками гороха были похожими и имели такие же результаты.

Моногибридное скрещивание, первый закон Менделя: единообразия гибридов первого поколения, или доминирования

Когда Мендель скрещивал чистые линии растений с белыми и пурпурными венчиками, у гибридов не было цветов смешанной окраски, как происходит при промежуточном наследовании. Вместо этого в каждом случае цветы были окрашены одинаково, как у одного из родителей (полное доминирование). Эти потомки обычно упоминаются в качестве первого поколения F1. При скрещивании белоцветкового гороха с растениями с пурпурными цветами всё потомство F1 имело пурпурные цветы. Такие же результаты получали и другие исследователи, работающие до Менделя.



Мендель назвал форму признака, выраженного в поколении F1 доминирующей по отношению к его альтернативной форме, которая была экспрессированной – рецессивной. У каждого из 7 исследуемых Менделем пар признаков один его вариант оказался доминантным, другой –рецессивным.

Моногибридное скрещивание: закон расщепления, второй закон Менделя

После того как гибриды первого поколения самоопылились и образовали плоды, Мендель собрал их семена и посадил. Затем он произвёл перекрёстное опыление выросших растений и обнаружил, что большинство распустившихся цветков имели пурпурный цвет, но у меньшей части проявился рецессивный признак – белый цвет венчиков. Скрытый в первом поколении, он снова показал себя во второй волне потомков.

Полагая, что пропорции числа потомков F2 помогут понять механизмы наследственности, Мендель подсчитал количество особей с каждым проявленным признаком. Из 929 наблюдаемых растений 705 (75,9%) имели пурпурные цветы, а 224 (24,1%) – белые. Таким образом, примерно ¼ часть исследуемых особей демонстрировала рецессивную форму признака.

Те же результаты Мендель наблюдал при исследовании всех остальных 6 признаков гороха: из растений F2 ¾ части достались доминантные признаки, ¼ части – рецессивные. Другими словами, доминантно-рецессивное соотношение всегда было близко к соотношению 3:1.

Моногибридное скрещивание, закон расщепления фото

Моногибридное скрещивание, признаки, изучаемые Менделем фото

 

Соотношение 1:2:1 на самом деле представляет собой расщепление 3:1

Мендель продолжал наблюдать, как растения F2 передают черты последующим поколениям при самоопылении. Он обнаружил, что горох с белыми цветами производит только растения с белыми венчиками. Напротив, 1/3 часть растений с доминантным признаком – пурпурными цветами в поколении F3 снова демонстрировала расщепление в соотношении 3:1, где ¼ часть снова украсилась белыми цветами.

Этот результат показал, что расщепление признаков, полученное в поколении F2, было «неистинным». Настоящие показатели соответствуют соотношению 1:2:1, ¼ — «истинно доминантных», ½ часть «не истинно доминантных» особей и ¼ «истинных рецессивных» особей.

Современные генетики объяснили бы это явление соотношением аллелей гена. При самоопылении гетерозиготных растений (Аа) образуются гаметы с аллелями «А» и «а», они то и дают расщепление по фенотипу признаков в соотношении 3:1, как при скрещивании гибридов F1. Тогда как гомозиготные растения с генотипами АА и аа дают только один тип гамет и проявляют один признак.

Закон расщепления объясняет результаты моногибридного скрещивания

Из своих экспериментов Мендель смог понять о природе наследственности четыре закономерности.

  • Растения, которые он скрещивал, не давали в потомстве промежуточных признаков, иначе наследование было бы предсказуемым. Напротив, каждый родительский признак передавался отдельно (дискретно).
  • Из каждой пары альтернативных признаков один не был выражен у гибридов поколения F1, хотя он вновь появлялся у особей поколения F2. Черта, которая исчезала в первом поколении, была просто временно скрытой (подавленной).
  • Изученные пары альтернативных признаков были разделены среди потомства растений, взятых для скрещивания. Одни особи проявляли одну черту, вторые – другую.
  • Эти альтернативные черты были выражены в поколении F2 в соотношении ¾ доминантные, ¼ рецессивные. Эта характеристика (3:1) называется менделевским соотношением моногибридного скрещивания.

Современное объяснение первого и второго законов Менделя

Результаты, полученные Менделем, объясняются с помощью простой модели, которая выдержала испытание временем. Используя более современный язык, их можно резюмировать следующим образом.

  1. Родители не передают физические черты непосредственно их потомству. Скорее они передают дискретную информацию для этих черт, которую Мендель назвал «факторами». Мы сегодня называем эти факторы генами.
  2. Каждый индивид получает по одной копии гена от каждого родителя. Теперь мы знаем, что гены хранятся в хромосомах и любой многоклеточный организм диплоиден с набором хромосом от каждого родителя.
  3. Не все копии гена идентичны. Альтернативные копии называются аллелями. Если при слиянии двух гаплоидных гамет зигота получает одинаковые аллели одного гена, организм считается гомозиготным (АА, или аа). Если гаметы содержат разные аллели, то потомство будет гетерозиготным (Аа).
  4. Эти два аллеля остаются самостоятельными, они не смешиваются, не изменяют друг друга. И когда индивид взрослеет и производит свои собственные гаметы, аллели разделяются в них случайным образом.
  5. Наличие определённого аллеля не гарантирует, что признак, который он кодирует, будет выражен. В гетерозиготном состоянии у особи выражен только один аллель (доминантный), другой аллель присутствует, но не выражается (рецессивный).

Генетики называют общий набор аллелей, который содержит индивид, генотипом. А внешний вид или другие наблюдаемые характеристики, к которым привело выражение этих аллельных признаков – фенотипом. Другими словами, генотип – это проект, чертёж, а фенотип – это видимый результат, воплощение проекта на практике.

Всё это позволяет нам представить соотношение Менделя в более современных терминах. Соотношение 3:1 – это разделение по фенотипу при моногибридном скрещивании (3 пурпурных, 1 белый). Соотношение 1:2:1 – это разделение потомства по генотипу, по наборам пар аллельных генов.

 

Символическая запись моногибридного скрещивания

Чтобы проверить свою гипотезу, Мендель сначала выразил все данные при помощи набора символов. Затем использовал эти символы для интерпретации результатов.

Рассмотрим ещё раз менделевское скрещивание растений с пурпурными и белыми цветами. Произвольно назначим символ «А» по отношению к доминирующему аллелю, связанному с производством пурпурной окраски и символ «а» для рецессивного аллеля, отвечающего за синтез белой окраски.

В этой системе генотип чистой линии гороха с белыми цветами (рецессивный признак) будет обозначаться двумя строчными буквами (аа), а генотип самоопыляемого гороха с пурпурными цветами (доминантный признак) обозначаем двумя заглавными буквами (АА). Для обозначения скрещивания пурпурных цветов с белыми сделаем следующую запись АА Х аа.

Родитель с белыми цветами (аа – рецессивная гомозигота) может производить только один тип гамет «а», а родитель с пурпурными цветами тоже один тип гамет (АА – доминантная гомозигота) – «А». От слияния их гамет в первом поколении F1 может появиться только гетерозиготное потомство Аа. Поскольку аллель А доминирующая, все растения будут иметь пурпурные цветы.

Современный закон Доминирования формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, наблюдается единообразие гибридов первого поколения как по фенотипу, так и по генотипу.

Это тип скрещивания при записи генетическими символами будет выглядеть следующим образом:

P:

♀ АА ♂ аа

G:

А

а

F1:

Аа

 

По генотипу: 100% — гетерозиготы (Аа)

По фенотипу: 100% — растения с пурпурными цветами.

Гибриды первого поколения при самоопылении образуют два типа гамет с «А» и «а» аллелями. Гаметы случайным образом комбинируются при оплодотворении, и среди потомков поколения F2 наблюдается расщепление признаков.

Запишем этот тип скрещивания при помощи генетических символов.

P:

♀ Аа ♂ Аа

G:

А                     а

А                      а

F2:

АА      Аа     аА     аа

 

Соотношение по фенотипу: 3:1 (75% к 25%)

Закон расщепления, моногибридное скрещивание фото

Соотношение по генотипу: 1 АА (доминантная гомозигота):2 Аа (гетерозиготы):1 аа (рецессивная гомозигота), т.е. 1:2:1. Процентное соотношение: 25% АА, 50% Аа, 25% аа

Второй закон Менделя формулируется следующим образом: при скрещивании гибридов первого поколения (гетерозиготных организмов), анализируемых по одной паре альтернативных признаков, наблюдается расщепление в соотношении 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.

Это можно визуально продемонстрировать на модели решётки Пеннета, названной в честь её создателя английского генетика Р.К. Пеннета. В ней наглядно видно, что поколение F2 должно состоять на ¾ из растений с фиолетовыми цветками и на ¼ с цветами, окрашенными в белый цвет, т. е. соотношение по фенотипу составляет 3:1.

Моногибридное скрещивание, закон расщепления, решётка Пеннета фото

Моногибридное скрещиване, первый и второй законы Менделя фото

Некоторые черты людей проявляются как доминантные или рецессивные признаки. Анализ родословных

Исследования показали, что некоторые признаки человека передаются по наследству в соответствии с законами Менделя – как доминантные или рецессивные (таб. 1). Учёные не могут искусственно скрещивать людей ради того, чтобы проследить эту закономерность, как это делал Мендель на горохе. Поэтому они изучают родословные людей.

Таблица 1. Некоторые доминантные и рецессивные признаки человека
Рецессивный признак Фенотип Доминантный признак Фенотип
Альбинизм Отсутствие меланиновой пигментации Волосы на пальцах Наличие волос на среднем сегменте пальцев
Алкаптонурия Неспособность метаболизировать гомогентизиновую кислоту Брахидактилия Короткие пальцы
Красно-зелёный дальтонизм Неспособность различать красный и зелёный световые волны Болезнь Гентингтона Дегенерация нервной системы начиная со среднего возраста
Кистозный фиброз Аномальная секреция желёз, ведущая к дегенерации печени и лёгочной недостаточности Вкусовая чувствительность к фенилтиокарбомиду (ФТК) Ощущение горького вкуса при попадании на рецепторы ФТК
Мышечная дистрофия Дюшенна (миопатия Дюшенна) Истощение мышц в детском возрасте Камптодактилия Невозможность выпрямлять мизинец
Гемофилия Неспособность крови свёртываться должным образом, сгустки образуются очень медленно Гиперхолестеринемия

 

Повышенный уровень холестерина в крови и риск сердечных приступов
Серповиднокле

точная анемия

Дефект гемоглобина, вынуждающий красные кровяные клетки (эритроциты) изгибаться в форме серпа Полидактилия Больше, чем в норме количество пальцев на руках или ногах

Родословная – это графическое представление скрещивания и потомства в течение нескольких поколений для того, чтобы проследить тип наследования какого-либо признака. При анализе родословных важно помнить, что вызывающие болезнь аллели довольно редки в популяциях людей.

Наследование ювенильной глаукомы: доминантный признак

Одна из самых больших родословных построена для прослеживания наследования формы слепоты, спровоцированной доминантным аллелем. Он вызывает одну из форм наследственной ювенильной глаукомы. Заболевание ведёт к дегенерации нервных волокон в зрительном нерве и к слепоте.

"Родословн<yoastmark

Эта родословная построена при наблюдении за тремя поколениями родственников в маленьком городке на северо-западе Франции. Этой семьи нет с 1495 года, показана лишь небольшая часть родословной. Доминирующий характер признака очевиден, так как болезнь проявляется в каждом поколении. Для рецессивных признаков такое наследование маловероятно, так как супруги людей, имеющих ген болезни тоже должны быть либо носителями, либо больными.

Наследование рецессивного признака на примере альбинизма

Альбинизм – это состояние, при котором не синтезируется пигмент меланин, он наследуется по рецессивному принципу. Долгое время считалось, что это связано с одним геном, но теперь известно несколько генов, приводящих к альбинизму. Их общей чертой является отсутствие пигмента волос, кожи и радужной оболочки глаз. Потеря пигмента делает кожу человека чувствительной к солнечным лучам.

"Н<yoastmark

Родословная на рисунке относится к одной из форм альбинизма, при которой не синтезируется фермент тирозиназа, необходимый для образования пигмента меланина. По родословной видно, что такой формой альбинизма страдают одинаково как мужчины, так и женщины, большинство больных людей имеют здоровых родителей, носящие рецессивный ген родители имеют больше здоровых потомков.

Примеры задач на моногибридное скрещивание с решением

Большинство признаков подчиняются описанным выше закономерностям. Например, наследование цвета глаз у человека происходит по доминантно-рецессивному типу.



Задача 1.

Карий цвет глаз наследуется как доминантный признак, голубой – как рецессивный. Какого цвета будут глаза у детей, если у матери и отца карие глаза? У мамы и папы голубые глаза? У мамы карие, у папы – голубые глаза?

Карий цвет обозначим буквой «А», он доминантный, голубой – «а» (рецессивный). Глаза будут карими при генотипах АА или Аа, значит, чтобы ответить на первый вопрос, нужно рассмотреть несколько вариантов решения. Запишим моногибридное скрещивание с помощью генетических символов.

Варианты решения задачи, если у обоих родителей карие глаза

Вариант 1.

Дано:

Решение

А – карие глаза

Р: ♀ — Аа ♂ -Аа
а – голубые глаза G: А а А

а

Отец и мать с карими глазами F: АА

карие

Аа

карие

Аа

карие

аа

голубые

 

Вариант 2.

Дано:

Решение

А – карие глаза

Р: ♀ — АА ♂ -Аа
а – голубые глаза G: А А А

а

Отец и мать с карими глазами F: АА

карие

Аа

карие

АА

карие

Аа

карие

 

Вариант 3.

Дано:

Решение

А – карие глаза

Р: ♀ — АА ♂ -АА
а – голубые глаза G: А А А

А

Отец и мать с карими глазами F: АА

карие

АА

карие

АА

карие

АА

карие

 

Если у одного из родителей карие, у другого голубые глаза, то варианта сочетания их генотипа 2, мать может быть как гетерозиготной Аа, так и гомозиготной по доминантному аллелю, в обоих случаях её глаза будут карими. Надо рассмотреть оба варианта.

Варианты решения задачи при условии, что глаза матери карие, а глаза отца голубые.

Вариант 1.

Дано:

Решение

А – карие глаза

Р: ♀ — АА ♂ -аа
а – голубые глаза G: А А а

а

У матери карие глаза, у отца голубые. F:

Аа

Карие

Согласно первому закону Менделя – закону Доминирования, всё потомство будет единообразным – с карим цветом глаз.

Вариант 2.

Дано:

Решение

А – карие глаза

Р: ♀ — Аа ♂ -аа
а – голубые глаза G: А а а

а

У матери карие глаза, у отца голубые F: Аа

карие

Аа

карие

аа

голубые

аа

голубые

 

Ответ: если у отца и матери карие глаза, то у них может быть несколько вариантов соотношения генотипов. При гетерозиготности родителей, согласно второму закону Менделя, расщепление по фенотипу получается равным 3:1, т.е. 3 ребёнка могут родиться с карими глазами, 1 с голубыми. При двух других вариантах сочетания аллелей родителей с карими глазами всё их потомство будет кареглазым.

Если у отца и матери голубые глаза, то у них обоих возможен  только один вариант комбинации аллельных генов – рецессивная гомозигота (аа) и один тип гамет а, все их дети будут голубоглазыми.

Если у матери глаза карие, а у отца голубые, при условии, что мать гомозиготна, всё потомство согласно закону доминирования будет единообразным – с карим цветом глаз, а если у матери гетерозиготный набор аллелей по данному признаку, расщепление в потомстве будет 50:50, половина детей могут родиться с карим цветом радужки, половина – с голубым.

Моногибридное скрещивание: вопросы ЕГЭ

Каковы генотипы родителей и детей, если:

  1. У светловолосой матери (рецессивный признак) и тёмноволосого отца (доминантный) 5 детей и все темноволосые?

Ответ: это задача на моногибридное скрещивание, так как учитывается только одна пара аллельных признаков. Доминирование полное, нет промежуточных признаков, значит для её решения подойдут первый или второй закон Менделя. Скорее всего, раз потомство единообразно, то родители имеют гомозиготные аллели по данному признаку, так как результат получается как в первом законе Менделя – единообразие поколения. Генотип матери – аа, генотип отца – АА, детей – Аа. Но так как у людей трудно проследить наследственность из-за малого количества потомков, то возможен и другой вариант: генотип матери – аа, генотип отца – Аа, детей – Аа.

  1. У голубоглазого отца и кареглазой матери 5 детей, из них 2 ребёнка голубоглазые?

Рассуждение: если у отца голубые глаза, значит его генотип однозначен – рецессивная гомозигота (аа), если бы генотип кареглазой матери был тоже гомозиготен, то всё потомство было бы единообразным – кареглазым, но родились голубоглазые дети. Значит генотип матери гетерозигота – Аа.

Ответ: генотип отца – аа, матери – Аа, детей – аа, Аа.

  1. У родителей с нерыжими волосами – 4 детей, из них двое рыжеволосые (рецессивный признак).

Рассуждение: если у родителей волосы не рыжие, то у них должен присутствовать подавляющий доминантный аллель (А), но если их потомки с рыжими волосами, значит у обоих родителей должен быть рецессивный ген, отвечающий за синтез такой окраски (а). Значит генотип родителей Аа, а детей с рыжими волосами – аа.

  1. Каков генотип серого кролика, если при многократном скрещивании его с гетерозиготной серой самкой всё их потомство было серым?

1) аа

2) Аа

3) АА – правильный ответ

4) ААа

  1. Определите соотношение фенотипов гибридов F1 при самоопылении гетерозиготной особи гороха посевного с красными цветками (красный цвет доминирует над белым).
  • 100% красных
  • 25% красных, 75% белых
  • 50% красных, 50% белых
  • 75% красных, 25% белых

Видеоурок «Моногибридное скрещивание. Решение генетических задач.»

 

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.