Взаимодействие неаллельных генов конспект урока
Обновлено: 05.07.2024
Взаимодействия аллельных генов
- Полное доминирование (доминантность) — полное преобладание в фенотипе гетерозиготного организма одного аллеля (доминантного) над другим (рецессивным) одного и того же гена.
- Неполное доминирование — у гетерозиготного организма доминантный аллель не до конца подавляет рецессивный того же гена. При неполном доминировании фенотип гетерозиготы Аа будет промежуточным между фенотипом доминантной АА и рецессивной аа гомозигот.
- Сверхдоминирование — доминантный аллель в гетерозиготном состоянии проявляется в фенотипе сильнее, чем в гомозиготном (Аа > АА). При этом типе имеет место действие летальных генов (серповидноклеточная анемия в условиях заражения малярией: здоровая особь АА гибнет от малярии, особь Аа — рецессивный аллель а (серповидноклеточная анемия) защищает организм от заболевания малярией, гомозиготы аа умирают от анемии).
- Кодоминирование — в фенотипе гетерозиготного организма проявляются оба аллеля одного и того же гена. Четвёртая группа крови человека (генотип I А I В ): в эритроцитах крови одновременно имеются антиген А (I А I А или I А I 0 ), характерный для II группы крови, и антиген В (аллель I B I B или I B I 0 ), свойственный III группе крови. Их отсутствие (I 0 I 0 ) в крови человека определяет формирование I группы крови. Аллели I А и I B — кодоминантные.
Кодоминирование и неполное доминирование фенотипически схожи, но имеют различные механизмы проявления. Кодоминирование — полноценное проявление двух аллелей; неполное доминирование — доминантный аллель не полностью подавляет рецессивный, генотипы различаются степенью выраженности признака.
Взаимодействие неаллельных генов
Эпистаз — взаимодействие неаллельных генов, при котором один ген подавляет действие гена из другой (неаллельной) пары. Подавляющий ген называется эпистатическим, или супрессором (ингибитором), подавляемый — гипостатическим. Если ингибитор доминантный, эпистаз называют доминантным (А > В). Если ингибитор рецессивный, эпистаз — рецессивный (аа > В_ или аа > bb).
Плейотропия — явление множественного действия гена. Выражается в способности одного гена влиять на несколько фенотипических признаков. Один белок-фермент, образующийся под контролем одного гена, определяет развитие не только данного признака, но и воздействует на вторичные реакции биосинтеза других признаков и свойств, вызывая их изменения (синдром Марфана).
Полимерия — взаимодействие неаллельных генов, при котором один и тот же признак контролируется несколькими доминантными неаллельными генами, действующими на этот признак однозначно и в равной степени, усиливая его проявление. Такие однозначные гены называют полигенами (полимерными) и обозначают одной буквой латинского алфавита, но с разными цифровыми индексами. Например, доминантные полимерные гены — A1, А2, A3 и т. д., рецессивные — а1, а2, а3 и т. д. Различают два вида полимерии: кумулятивная (наследование, при котором с увеличением дозы доминантных генов усиливается степень выраженности признака, — цвет кожи) и некумулятивная (степень выраженности признака не зависит от количества доминантных генов с однозначным фенотипическим проявлением, признак развивается в полной мере при наличии хотя бы одного гена).
Комплементарность — взаимодействие неаллельных генов, в результате которого проявляется новый признак, не определявшийся ни одним, ни другим геном.
Типы комплементарности
- Развитие нового признака организма определяется доминантными юнами из различных пар хромосом, каждый из которых не имеет самостоятельного фенотипического проявления.
- Один из доминантных генов способен к самостоятельному фенотипическому проявлению,
- Доминантные гены из разных пар хромосом, каждый из которых имеет собственное фенотипическое проявление.
ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА
Законы наследственности применимы не только к растениям и животным, но и к человеку. От родителей ребенок получает набор генов, определяющих развитие всех признаков. У человека, как и у других организмов, есть доминантные и рецессивные признаки. Ф. Гальтон впервые выделил наследственность человека как самостоятельный предмет исследования в 1865 г.
Генетика человека — раздел общей генетики, изучающий особенности наследования признаков у человека, наследственные заболевания (медицинская генетика), генетическую структуру популяций человека. Генетика человека является теоретической основой современной медицины и современного здравоохранения.
Главная цель: разработка путей сохранения, продления и оздоровления жизни человека, а также вы явление его истинных способностей.
Методы изучения генетики человека:
- генеалогический;
- близнецовый;
- цитогенетический;
- биохимический;
- популяционно-статистический;
- метод дерматоглифики;
- молекулярно-генетический;
- гибридизация ДНК;
- метод соматической гибридизации.
Генеалогический метод — изучение родословной человека для выявления распространения какого-либо признака или наследственного заболевания, установление наследственного характера определенных способностей человека.
Цитогенетический метод — исследование структуры хромосом. Хромосомы, окрашенные специальными красителями, рассматривают под микроскопом. Используют для изучения наследственных заболеваний, связанных с нарушениями структуры хромосом.
Близнецовый метод — сравнение характера проявления одних и тех же признаков у близнецов. Используется для выявления роли наследственности и среды в развитии тех или иных признаков.
Биохимический метод — выявление нарушений обмена веществ при некоторых наследственных заболеваниях.
Онтогенетический метод — используется для выяснения механизма развития наследственных заболеваний в онтогенезе, что важно для их лечения и профилактики.
Популяционный метод — изучение распространения отдельных генов или хромосомных аномалий в человеческих популяциях.
Особенности изучения генетики человека
- Невозможность произвольного скрещивания.
- Позднее наступление половой зрелости.
- Небольшое число детей у большинства супружеских пар. Невозможность уравнивания условий жизни для потомства.
Генотип как целостная система
Генотип — целостная система взаимодействующих генов организма. Гены могут наследоваться независимо, либо находиться в тесном взаимодействии друг с другом. Целостность генотипа сформировалась в процессе эволюции вида. Признаком системности генотипа является взаимодействие генов.
Термин генотип предложен в 1909 г. датским генетиком Вильгельмом Иогансеном. Он же ввел термины: ген, аллель, фенотип, линия, чистая линия, популяция.
Развивающая цель: развитие представлений о закономерностях наследования признаков.
Образовательная цель: сформировать знания о взаимодействии неаллельных генов
(комплементарность, эпистаз, полимерия).
Гуманитарный компонент: изучение “бомбейского” феномена, наследования слуха у человека, пигментации кожи человека.
Региональный компонент: молекулярная диагностика генов, наследственных болезней в институте биохимии и генетики научного центра РАН в городе Уфе.
Умения и навыки: развитие навыка решения генетических задач, умение определять фенотип, генотип родителей и потомства по условию задачи.
Основные понятия: комплементарность, эпистаз, полимерия.
Воспитательная цель: формирование трепетного и бережного отношения к своему организму как носителю уникального генотипа; развитие представлений о влиянии окружающей среды на формирование фенотипа.
1. Таблицы: “Моногибридное скрещивание”, “Промежуточный характер наследования”, “Группы крови”.
2. Информационный материал “Типы взаимодействия неаллельных генов”.
3. Раздаточный материал с текстом генетических задач.
I. Ориентировочно-мотивационный этап
I. Актуализация знаний
На доске: “Наступивший XXI век, без сомнения, является веком биологии и, в значительной мере, веком…”.
Учитель. Ребята! Сегодняшний урок хотелось бы начать со слов написанных на доске.
(Один из учеников читает вслух).
Задание 1. Какое направление биологии скрывается за многоточием?
Чтобы ответить на этот вопрос, давайте прочитаем слова древнего философа Демокрита:
“…произрождающее семя происходит из всех частей тела, из здоровых – здоровые, а из больных – болезненное…от лысых рождаются лысые, а от голубоглазых – голубоглазые и от уродливых – наичаще уродливые…”.
Эти слова молодой философ высказал еще в пятом веке до нашей эры, пытаясь определить причины такой закономерности. Однако только в 1865 году монаху из г. Брно удалось определить эти закономерности, и он же является основателем науки, которая скрывается за этими словами. Кто этот человек, основателем какой науки он является? (Г. Мендель, наука - генетика.)
Учитель записывает на доске вместо многоточия слово “генетика”.
Задание 2. Почему XXI век должен стать веком генетики?
(Необходимость лечения болезней человека, сохранить уникальность биосферы).
Сейчас в мире очень остро стоит проблема здоровья, которая напрямую связана с состоянием окружающей среды. В геноме человека насчитывается около 35 тыс. генов, изменения в некоторых из них приводят к нескольким тысячам наследственных болезней. Пять процентов населения планеты являются носителями этих болезней. Согласно официальной статистике в Российской Федерации на каждую тысячу рождается от 40-50 детей с врожденными наследственными заболеваниями. В мире очень много усилий прикладывается для решения этой проблемы. Однако здоровье человека зависит от каждого из нас. Поэтому любой человек должен владеть основами чудесной науки – генетики. Предлагаю вспомнить основные генетические понятия.
- Ген
- Генотип
- Фенотип
- Гомозиготы
- Гетерозиготы
- Аллель
- Аллельные гены
Задание 4. Выберите пару аллельных генов.
На доске: A, b, c, D, B, a, d, C
(A и a, B и b, C и c, D и d)
Задание 5. Какие типы взаимодействия аллельных генов иллюстрируют следующие таблицы?
1. “Моногибридное скрещивание”
2. “Промежуточный характер наследования признаков”
Таблица № 1- иллюстрирует взаимодействие аллельных генов по типу полного доминирования.
Таблица № 2 - иллюстрирует взаимодействие аллельных генов по типу неполного доминирования.
Таблица № 3 - иллюстрирует взаимодействие аллельных генов по типу кодоминирования, на примере наследования IV группы крови.
Задание 6. Решить задачу на взаимодействие аллельных генов по типу кодоминирования.
Текст условия задачи. В Индии была описана семья, в которой родители имели вторую и первую группу крови. Оба родителя были гомозиготными по группам крови. Определите возможные фенотипы детей [2]. (Ученики решают задачу).
Фенотип Р. I I X I Генотип Р. AA X OO Гаметы A O Генотип F1 100% AO Фенотип F1 100% II
Ответ: все дети будут иметь вторую группу крови.
2. Мотивация новой темы
Учитель. Ребята, в реальности дети от этого брака имели четвертую и первую группу крови. Это явление назвали “бомбейский” феномен.
Ребята, определите значение слова “феномен”.
Как можно научно объяснить существование “бомбейского” феномена?
(Ученики испытывают трудность в объяснении.)
Учитель. Наука нашла объяснение этому факту. Следовательно, нам не хватает каких-то знаний, чтобы обосновать этот феномен. Сегодня на уроке мы должны получить новые знания и объяснить это явление. Однако, сначала мы должны определиться с направлением поиска ответа.
Учитель обращает внимание учеников на запись, сделанную на доске:
A, b, c, D, B, a, d, C
В начале урока мы составили с вами аллельные пары, а теперь назовите какие гены можно считать неаллельными.
Ответ учеников: A и B, a и b, D и C, d и c….
Учитель: Ребята, если с позиции взаимодействия аллельных генов мы не можем объяснить “бомбейский” феномен, то, что можно предположить? (В организме многие признаки определяются взаимодействием неаллельных генов).
Следовательно, сегодня на уроке мы познакомимся с типами взаимодействия неаллельных генов. Учитель предлагает записать тему урока в тетрадь.
II. Операционально-исполнительный этап
Учитель. Изучив теоретические основы, мы научимся решать задачи по этой теме, и будем иметь представления о тех признаках, которые наследуются по типу взаимодействия неаллельных генов
(Учитель на каждый стол раздает карточку №1с текстом задач и карточку №2,содержащую научные данные по теме урока).
Задание 1. Ребята! Давайте вернемся к нерешенной задаче на “бомбейский феномен” и попробуем решить ее с учетом условия задачи №1. Прочитать задачу №1.
Текст задачи. У человека группы крови АВО контролируются тремя аллелями одного гена. В популяции встречается редкий мутантный аллель h независимого гена, который в гомозиготном состоянии подавляет действие аллелей А и В, что приводит к фенотипическому проявлению первой группы крови. В Индии была описана семья, в которой родители имели вторую и первую группу крови. Оба родителя были гомозиготными по группам крови. Определите возможные фенотипы детей [2].
H – ген, не подавляющий действие аллелей по группам крови.
h – ген, подавитель аллелей по группам крови (в гомозиготном состоянии - hh).
Ответ: “Бомбейский” феномен определяется тем, что в генотипе детей есть ген подавляющий действие генов А и В.
Задание 2. Используя карточку №2, прочитать и определить тип взаимодействия генов, определяющий “Бомбейский” феномен. (Эпистаз).
Задание 3. Записать в тетрадь определение понятия “Эпистаз”.
Эпистаз – тип взаимодействия генов, при котором один ген подавляет действие другого неаллельного ему гена.
Ген подавитель называется эпистатическим (супрессором или ингибитором).
Каждый ученик проговаривает определение.
Задание 4. Прочитать и решить задачу №2.
Текст задачи. У человека врожденная глухота может определяться генами d и e. Для нормального слуха необходимо наличие в генотипе двух доминантных аллелей (D и E). Определите генотипы родителей в семье, где оба родителя глухие, а их семеро детей имеют нормальный слух [2].
D – ген, определяющий наличие слуха только в присутствии гена - E
d и e – гены, определяющие глухоту
Ответ. Генотипы родителей: Ddee и Eedd
Учитель. В генотипе детей сочетаются два неаллельных доминантных гена, определяющих слух. Ребята, используя текст карточки № 2, определите тип взаимодействия генов, при котором за один признак отвечают два неаллельных гена. (Комплементарность).
Задание 5. Записать в тетрадь определение понятия “комплементарность”.
Комплемнтарность – тип взаимодействия генов, при котором сочетание двух неаллельных генов дает новый фенотип.
Каждый ученик проговаривает определение комплементарности.
Задание 6. Используя текст карточки №2, определите смысл понятия “Полимерия”.
Запишите определение в тетрадь.
Полимерия – тип взаимодействия генов, при котором несколько неаллельных генов отвечают за одно проявление фенотипа.
Учитель. Проговорить определение понятия “Полимерия”.
Полимерные гены обозначаются одной буквой, но с разными индексами: А1, А2, а1, а2
Задание 7. Решить задачу №4 .
Текст задачи. Если негритянка (A1A1A2A2) и белый мужчина (a1 a1 a2 a2) имеют детей, то в какой пропорции можно ожидать появление детей – полных негров, мулатов и белых?[2]
А1, А2 гены определяющие наличие пигмента
а1, а2 гены определяющие отсутствие пигмента
Ответ. Вероятность появления мулатов - 100%; негров и белокожих – 0 %.
Задание 8. С какой особенностью наследования генов мы познакомились на уроке?
(взаимодействие неаллельных генов).
Какие типы взаимодействия неаллельных генов мы сегодня изучили?
(Комплементарность, эпистаз, полимерия).
Составьте схему “Типы взаимодействия неаллельных генов”
Взаимодействие неалейных генов
Проговорить схему и записать в тетрадь.
Вывод. Генотип организма – это система тесно взаимодействующих генов, определяющая его фенотип. На проявление гена в фенотипе большое влияние оказывает окружающая среда.
III. Рефлексивно-оценочный этап
Задание 1.Проговорите схему и определения основных понятий. (Взаимопроверка).
Задание 2. Вспомните фильм “Не валяй дурака!”. В семье русской (белокожей) женщины и русского (белокожего) мужчины родился сын – темнокожий (негр). Мать женщины была белокожей, а отец – темнокожий. Определите, правдоподобна ли эта история с научной точки зрения. Докажите свою версию (решение в группах).
- Составьте схему родословной
- Обозначьте фенотипы родителей и детей
- Обозначьте генотипы лиц по условию задачи
- Определите правдоподобность истории.
Ответ. История семьи, рассказанная в фильме неправдоподобная так как: от брака белокожей девушки с негром ребенок должен был родиться мулатом, а по фильму дочь – белокожая.
Рождение внука – негра (темнокожего) генетически невозможно.
Задание 3.Определите типы взаимодействия если:
1. У кур один доминантный ген определяет розовидную форму гребня, другой неаллельный ему ген – гороховидную. Сочетание двух этих генов дает ореховидную форму гребня. (Комплемнтарность).
2. Ген черной окраски зерен овса подавляет действие гена серой окраски.
3. Цвет волос от светлого до темного определяется тремя неаллельными генами. (Полимерия).
4. По какому типу наследуется “Бомбейский” феномен? (Эпистаз)
5. По какому типу наследуется слух у людей. (Комплементарность).
Задание выполняется индивидуально.
Задание 4. Самооценка и взаимооценка.
Домашнее задание: чтение и пересказ параграфа 9.5 (Сонин Н.И.), изучить конспект.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Выберите документ из архива для просмотра:
Выбранный для просмотра документ Презентация 10 класс неаллельные гены.pptx
Описание презентации по отдельным слайдам:
Комплементарность – это тип взаимодействия генов, который возникает в случае, когда за развитие одного признака отвечают два гена, и действие одного гена всегда дополняется действием другого гена
Эпистаз – это тип взаимодействия генов, который возникает в случае, когда аллели одного гена подавляют действие аллелей другого гена; это могут быть доминантные, рецессивные, либо и доминантные и рецессивные аллели
Пример № 2. Наследование окраски плодов у тыкв: В – желтая окраска; b – зеленая окраска; А – подавляет проявление окраски; а – не препятствует проявлению окраски; В-А- – белая окраска; bbA- – белая окраска; В-аа – желтая окраска; bbaa – зеленая окраска плодов.
Пример № 3: Наследование окраски оперения у кур: А – черная окраска; А – белая окраска; I – ген, подавляющий проявление окраски; i – ген, не препятствующий проявлению окраски; А-I- – белая окраска; ааI- – белая окраска; А-ii – черная окраска
Полимерия – это тип взаимодействия генов, когда за развитие одного признака отвечают два или несколько генов однозначного действия
Р ♀ A1A1А2А2 ♂ a1a1а2а2 треугольная округлая Г A1А2 a1а2 F1 A1a1А2а2 треугольные F2 A1А1А2А2, А1 А1 a2a2, a1a1А2А2; а1а1а2а2 треугольные округлые 15/16 1/16 Некумулятивная полимерия на примере плодов пастушьей сумки
Пастушья сумка обыкновенная Capsella bursa-pastoris (L.)
Р А1А1А2А2 а1а1а2а2 негр белый F1 16 А1а1А2а2 Мулаты F2 А1А1А2А2 4А1А1А2а2, а1а1а2а2 негр 6А1а1А2а2 БЕЛЫЙ 4А1а1а2а2 мулаты 1/16 14/16 1/16 негр мулаты белые
Плейотропия возникает в том случае, если один ген определяет развитие нескольких признаков и свойств организмов
Синдром Марфана – пример проявления плейотропии
Никколо Паганини (27.10.1782-27.05.1840) итальянский скрипач-виртуоз, гитарист, композитор
ВЫВОДЫ: 1. Изучение неаллельных типов взаимодействия генов имеет важное значение в понимании закономерностей наследования признаков. 2. Формирование признаков в ходе индивидуального развития организма обусловливается его генотипом и влиянием внешней среды. 3. Взаимодействие неаллельных генов приводит к появлению необычных соотношений фенотипов потомков во втором поколении при дигибридном скрещивании.
Выбранный для просмотра документ картинки.docx
Паучьи пальцы у человека
Выбранный для просмотра документ конспект урока.docx
Тема: ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ
Учебник: Биология. Общая биология 10–11 классы: учебник для общеобразовательных учреждений / А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник.- М.: Дрофа, 2010.
Тип урока : изучение нового материала (объяснение темы урока идет с использованием презентации).
Цели урока :
Образовательные: сформировать знания о взаимодействии неаллельных генов (комплементарность, эпистаз, полимерия);
Развивающие : развивать представления о закономерностях наследования признаков; продолжать развивать умения пользоваться терминами, символами генетики; продолжить формирование навыков решения генетических задач;
Воспитательные : формирование бережного отношения к своему организму как носителю уникального генотипа; развивать представления о влиянии окружающей среды на формирование фенотипа.
Оборудование и материалы:
1) проектор, переносной экран, компьютер;
3) дополнительная информация о синдроме Марфана, задачи
Использованные источники:
Сборник задач по молекулярной биологии и генетике: учебное пособие / В. В. Дубейковская. – Тирасполь: 2000.
1.Организационный момент.
“ Разуму свойственно размышлять, то есть связывать причины и следствия, давать ответ на вопрос “почему” и находить в цепи происходящего начало и конец”. Ж. Фабр.
“ Пока живёшь, обучайся.
Не жди, когда старость принесет тебе мудрость”
Учитель: Наш урок пройдет под девизом: “Думать коллективно, работать оперативно, спорить доказательно – для всех обязательно”.
2. Разминка. Работа с индивидуальными карточками по основным терминам темы (на 3 варианта).
Генотип, фенотип, ген, 3 закона Г.Менделя
3. Изучение новой темы.
Проблема урока
Почему у потомства иногда появляются признаки не свойственные их родителям?
Данный урок даёт нам возможность “приоткрыть дверь” научного познания процессов, понять взаимосвязь процессов в организме через различные виды взаимодействия генов в генотипе.
Учитель дифференцирует на группы обучающихся по форме учебных действий. Работа 2 и 3 группы направлена на самостоятельную работу по углубленному изучению материала, решению задач повышенной сложности. Дети 1-й группы, т.е. школьники с низким уровнем обучаемости, выполняют задания под руководством учителя.
Учитель: развитие каждого признака обеспечивается всем генотипом, и все гены в генотипе влияют на развитие каждого признака. Также бывают случаи, когда один ген влияет на формирование нескольких признаков. Все эти механизмы наследования объясняются закономерностями, установленными Г. Менделем. Давайте вспомним, какая общая формула расщепления по фенотипу используется при взаимодействии двух генов для F 2 ?
Учащиеся : 9 / 16 А-В- : 3 / 16 А-вв : 3 / 16 ааВ- : 1 / 16 аавв.
Учитель: для анализирующего скрещивания расщепление в F 1 ?
Учащиеся : ¼ А-В- : ¼ А-вв : ¼ ааВ- : 1 / 4 аавв.
Учитель: характерной особенностью при взаимодействии неаллельных генов является развитие в потомстве новых вариаций признаков. Менделевские расщепления модифицируются, т. к. некоторые классы по фенотипу не отличаются друг от друга, их число суммируется. Так, при взаимодействии двух генов вместо расщепления 9:3:3:1 может быть 12:3:1, 9:7, 9:6:1, 9:3:4 и т. д. В классической генетике наиболее изученными являются следующие взаимодействия неаллельных генов: комплементарность, эпистаз, полимерия. Они определяют признаки: цвет кожи, волос, радужной оболочки глаз, глухота, рост у человека, окраску животных, зерен пшеницы, морфологические признаки животных и т. д.
Все это поможет нам решать задачи на взаимодействие генов и использовать те знания, которые мы получили с вами до этого.
Первый тип взаимодействия неаллельных генов носит название комплементарность. Это тип взаимоотношения доминантных неаллельных генов, которые при совместном нахождении в генотипе обусловливают проявление нового признака. Наблюдаются различные классы фенотипических расщеплений.
Например, наследование форм гребня у кур, при котором наблюдается фенотипическое расщепление 9:3:3:1 .
А – розовидный гребень А- bb – розовидный гребень
а – нормальный гребень аа B - - гороховдный гребень
В – гороховидный гребень А-В- - ореховидный гребень
b - нормальный гребень aabb – листовидный (нормальный) гребень
Расщепление в соотношении 9:6:1 наблюдается у тыквы, формы плода которой могут быть сферическими, дисковидными и удлиненными
А или В – сферическая форма (9)
А-В- дисковидная форма (6)
аа bb – удлиненная форма (1)
Также примерами комплементарного взаимодействия может быть: окраска меха у норки, мышей, окраска глаз у дрозофилы.
Эпистаз – тип взаимодействия неаллельных генов, при котором аллели одного гена подавляют действие аллелей другого (ему не аллельного).
Гены-подавители называются ингибиторами или супрессорами. Если ингибитор доминантен, то и эпистаз называется доминантным. При рецессивном ингибиторе эпистаз - рецессивный. В случае доминантного эпистаза могут быть два типа фенотипического расщепления:
а) расщепление 12:3:1 .
Например: у тыквы окраска плода может быть желтой ( А ) и зеленой ( а ). Эта окраска может подавляться доминантным ингибитором ( I ), в результате чего появляются белые плоды:
9 I- А- : 3 I- аа : 3 ii А- : 1 iiаа А – желтые плоды а – зеленые плоды тыквы
белые желтые зеленые I – подавляет окрашивание i – не подавляет окрашивание
б) расщепление 13:3
Например: у лука окраска кожуры может быть ( А ) и нет окрашивания ( а ), причем пигмент может подавляться доминантным ингибитором ( I) или не подавляться его рецессивным аллелем ( i ):
9 I- А- : 3 I- аа : 1 iiаа : 3 ii А-
Еще одним примером взаимодействия неаллельных генов может быть полимерное действие генов . Полимерия – когда за 1 признак отвечает несколько неаллельных генов. Чтобы подчеркнуть их однозначность, одинаковость действия генов, их обозначают одними и теми же символами, добавляя лишь разные цифры: А 1 , А 2 и т. п. Существует два вида полимерии:
а) кумулятивная - степень выражения признака зависит от числа доминантных генов. По этому типу наследуются все количественные признаки, которые можно измерить и подсчитать.
Например: окраска зерен пшеницы или интенсивность окраски кожи человека за счет пигмента меланина (приложение 3). В таких случаях наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении
В этом случае характер проявления признака не меняется в зависимости от числа доминантных генов в генотипе, для его проявления достаточно 1 доминантного аллеля любого гена.
Например: у растения пастушья сумка треугольная форма плода определяется доминантными аллелями разных генов – А 1 и А 2 , а рецессивные аллели а 1 и а 2 определяют овальную форму плода :
Плейотропность - это такое взаимодействие, при котором один ген контролирует развитие нескольких признаков. Это может быть связано с тем, что один ген отвечает за формирование фермента, который влияет не только на свою реакцию, но также оказывает влияние на вторичные реакции биосинтеза. Пример – синдром Марфана.
Мутантный ген определяет нарушение развития соединительной ткани (вывих хрусталика глаза, пороки клапана сердца, пороки развития сосудов, частые вывихи суставов, длинные и тонкие пальцы, т.е. приводит к развитию Синдрома Марфана.
4. Закрепление новых знаний.
Чтобы закрепить данный материал, попробуйте решить задачи , приложение 3 ).
5. Подведение итогов.
Учитель: мы узнали, что генотип – это не простая совокупность генов, а система сложного взаимодействия между ними. Какие же выводы из сегодняшнего урока можно сделать?
Учащиеся делают выводы с помощью учителя и проверяют правильность своих умозаключений:
1. Изучение неаллельных типов взаимодействия генов имеет важное значение в понимании закономерностей наследования признаков.
2. Формирование признаков в ходе индивидуального развития организма обусловливается его генотипом и влиянием внешней среды.
3. Взаимодействие неаллельных генов приводит к появлению необычных соотношений фенотипов потомков во втором поколении при дигибридном скрещивании.
6. Рефлексия.
Что нового, интересного вы узнали на сегодняшнем уроке?
6. Заключительный этап урока:
а) домашнее задание: § 43, решить задачу;
У мухи дрозофилы наряду с дикой красной окраской глаз (А-В-) встречается коричневая (А-вв), ярко-красная (ааВ-) и белая (аавв). Определить расщепление по фенотипу при скрещивании двух гетерозиготных особей по анализируемым генам.
б) выставление оценок и анализ активности учащихся на уроке.
Приложение 1.
Единственная компенсация, которую люди с синдромом Марфана получают от судьбы за свой порок, - повышенное содержание адреналина в крови. Как известно, этот гормон вырабатывается надпочечниками и выбрасывается в кровяное русло в момент опасности. В результате многие параметры человеческого организма (сердцебиение, давление крови) приводятся, так сказать, в боевую готовность. Таким образом, люди с синдромом Марфана всю жизнь находятся в возбужденном состоянии: адреналин постоянно подстегивает нервную систему и делает их невероятными трудоголиками.
Исторические примеры: известность и синдром Марфана
Нервное напряжение, в котором, по-видимому, постоянно находился этот талантливый человек, порождало у него множество страхов. Он боялся заболеть холерой, пострадать от пожара, попасть в аварию, потерять важные документы, принять не ту дозу лекарства. История знает случай, когда длинные, тонкие пальцы человека с синдромом Марфана вместе с впечатляющей работоспособностью помогли их обладателю сделать
фантастическую карьеру. Речь идет о знаменитом скрипаче Никколо Паганини. Гете и Бальзак так описывают его внешность в своих воспоминаниях: мертвенно-бледное, как будто вылепленное из воска лицо, глубоко запавшие глаза, худоба, угловатые движения и, самое главное, тонкие сверхгибкие пальцы, какой-то невероятной длины, как будто вдвое длиннее, чем у обычных людей. Эта чисто морфологическая особенность позволяла ему творить со скрипкой настоящие чудеса. В толпе, слушавшей импровизации Паганини на римских улицах, одни говорили, что он в сговоре с дьяволом, другие - что его искусство является музыкой небес, в которой звучат ангельские голоса. Он играл так, что слушателям казалось, будто где-то спрятана вторая скрипка, играющая одновременно с первой. Многие вплоть до XX в. верили слухам, что в молодости Никколо прибег к помощи хирурга, который сделал ему операцию, чтобы повысить гибкость рук. Теперь-то мы знаем, что, скорее всего, своими данными он был обязан редкому генетическому отклонению.
Из наших современников синдромом Марфана, возможно, страдал биолог Г. В. Никольский. Ко времени окончания Московского университета он имел уже пять печатных трудов. За 30 последующих лет работы число его печатных публикаций превысило 300, причем среди них было около десяти книг. Такой потрясающей работоспособностью может похвастаться далеко не каждый даже очень способный ученый! Можно ли после этого утверждать, что любые обусловленные генами нарушения в развитии являются, безусловно, вредными?
Приложение 2.
1. Бежевая норка скрещена с серой. В F 1 все норки коричневые. В F 2 получилось 14 серых, 46 коричневых, 16 белых, 5 кремовых норок. Как наследуется признак?
2. Цвет кожи человека определяется взаимодействием нескольких пар генов по типу полимерии, т.е. цвет кожи тем темнее, чем больше доминантных генов в генотипе. Возможные генотипы и фенотипы цвета кожи:
черная кожа – A 1 A 1 A 2 A 2
темная – A 1 A 1 A 2 a 2
смуглая ( мулат ) – A 1 a 1 A 2 a 2
светлая – A 1 a 1 a 2 a 2
белая – a 1 a 1 a 2 a 2
Если два мулата ( A 1 a 1 A 2 a 2 ) имеют детей, то можно ли ожидать среди них детей с черной, смуглой и белой кожей? Какую часть составят дети каждого типа?
Из урока ваши ученики узнают о таких типах взаимодействия неаллельных генов, как дополнительное (комплементарное) взаимодействие, эпистаз и полимерное действие генов. Узнают о плейотропном множественном действии генов. А также о цитоплазматической (нехромосомной) наследственности. В данном уроке приводятся следующие понятия: дополнительное взаимодействие, эпистаз, полимерное действие генов, цитоплазматическая наследственность.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Взаимодействие неаллельных генов. Цитоплазматическая наследственность"
Организмы представляют собой сложную скоординированную систему, в которой все процессы взаимосвязаны. Связь процессов друг с другом в организме в значительной мере определяется взаимодействием генов между собой. Взаимоотношения между генами и признаками носят сложный характер.
Один и тот же ген может оказывать влияние на развитие нескольких признаков. А один и тот же признак может развиваться под влиянием многих генов.
Различают две основные группы взаимодействия генов: взаимодействие между аллельными генами и взаимодействие между неаллельнимы генами.
На одном из уроков мы с вами уже рассмотрели взаимодействия между аллельными генами: полное доминирование, неполное доминирование и кодоминирование.
Взаимодействие неаллельных генов
К такому взаимодействию относят: дополнительное (комплементарное) взаимодействие, эпистаз и полимерное действие генов.
Однако следует понимать, что это не физическое взаимодействие самих генов, а взаимодействие белков, которые эти гены кодируют.
В цитоплазме происходит взаимодействие между белками – ферментами или между веществами, которые образовываются под влиянием этих ферментов.
Дополнительное (комплементарное) взаимодействие − это такой тип взаимодействия неаллельних генов, когда один доминантный ген дополняет действие другого неаллельного доминантного гена, и они вместе определяют новый признак, который отсутствует у родителей. Причём соответственный признак развивается только в присутствии обоих неаллельних генов.
Например, при скрещивании двух чистых линий душистого горошка, которые имеют белые цветки у гибридов первого поколения все цветки будут пурпурными.
Почему так происходит? Дело в том, что в данном случае доминантные неаллельные гены А-большое и Бэ-большое, каждые в отдельности кодируют недостаточное количество пурпурного пигмента для окраски цветка.
И только при наличии обоих неаллельных доминантных генов А-большое и Бэ-большое, которые кодируют достаточное количество пигмента цветки окрашиваются в пурпурный цвет.
По принципу комплементарности наследуется окраска плодов у перца. Цвет плодов обеспечивается двумя типами пигментов – хлорофиллом и пигментами красного и жёлтого цвета.
В зависимости от их сочетания плоды могут иметь четыре различных варианта окраски.
Доминантный аллель А-большое контролирует образование красного пигмента, тогда как рецессивный аллель а-малое контролирует образование жёлтого пигмента. Доминантный аллель Бэ-большое блокирует синтез хлорофилла, не влияя на образование пигментов, тогда как рецессивный аллель бэ-малое не влияет на его синтез и такие растения синтезируют хлорофилл нормально.
При скрещивании растений с коричневыми плодами и растений с жёлтыми плодами в первом поколении все потомство будет иметь красные плоды.
А при скрещивании гетерозиготных растений перца из первого поколения. Во втором поколении будет наблюдаться расщепление.
Итак, дополнительным называют такой вид взаимодействия генов, когда для проявления признака необходимо присутствие неаллельных генов А и Бэ. Эти гены называют дополнительными или комплементарными.
Следующее взаимодействие неаллельных генов, которое мы рассмотрим это эпистаз.
Это вид взаимодействия неаллельных генов, при котором один ген подавляет (не даёт проявиться в фенотипе) другой ген.
Эпистаз противоположен комплементарному взаимодействию, здесь ген не дополняет действие другого, а подавляет.
Гены, которые подавляют действие других генов, называют генами-ингибиторами. Подавление могут вызывать как доминантные, так и рецессивные гены, и в зависимости от этого различают эпистаз доминантный и рецессивный.
Доминантный эпистаз характерен для окраски плодов у тыквы.
У этого растения известно три цвета плодов: белая, жёлтая и зелёная. Доминантный аллель гена А определяет жёлтую окраску тыквы, рецессивный аллель а-малое – зелёный цвет. Второй ген Бэ-большое проявляет эпистатическое действие – подавляет образование пигмента как жёлтого, так и зелёного цвета, делая их белыми. Рецессивный аллель бэ-малое – не влияет на проявление окраски плодов тыквы.
При скрещивании растений с белыми и зелёными плодами, все потомство первого поколения будет белым. Так как ген Бэ-большое подавляет действие гена А-большое.
А во втором поколении наблюдается расщепление признаков. В этом случае рецессивная гомозигота (a-малое a-малое бэ-малое бэ-малое) фенотипически отличима от гетерозиготных классов.
Таким образом растения, имеющие в своём генотипе хотя бы один доминантный ген Бэ-большое, будут образовывать белые плоды независимо от того, какие аллели гена А-большое будут присутствовать в их генотипах.
Следующий тип взаимодействия неаллельных генов — полимерное действие генов.
Полимерия ─ это вид взаимодействия двух и более неаллельных генов, доминантные аллели которых однозначно влияют на развитие одного и того же признака.
Часто признаки в организмах могут быть выражены слабее или сильнее – например вес, удойность, плодовитость. Такие признаки называют количественными, они определяются несколькими генами.
Полимерные гены обозначаются одной буквой, аллели одного локуса имеют одинаковый цифровой индекс.
Действие признаков суммируется, и чем больше в генотипе доминантных пар генов, которые влияют на количественный признак, тем сильнее он проявляются.
Полимерное действие генов может быть кумулятивным и некумулятивным.
При кумулятивной полимерии интенсивность значения признака зависит от суммирующего действия генов: чем больше доминантных аллелей, тем больше степень выраженности признака.
При некумулятивной полимерии количество доминантных аллелей на степень выраженности признака не влияет, а признак проявляется при наличии хотя бы одного из доминантных аллелей.
Приведём пример кумулятивной полимерии.
Бурый цвет зерна пшеницы обусловлен доминантными генами из двух пар аллелей – А-большое 1 и А-большое 2.
Поэтому самые яркие семена имеют растения, у которых четыре доминантных гена А1 А1 А 2 А2. У растений с генотипом А1 а1 а2 а2 или а1 а1 А2 а2 – зерно окрашено слабо. А у растений с генотипом а1 а1 а2 а2 − зерно не окрашено.
Например, при скрещивании растения с ярко бурыми семенами и растения с неокрашенными семенами в первом поколении все организмы получаются со слабо окрашенными семенами, так как им досталась половина доминантных генов от первого родителя.
При скрещивании гетерозиготных растений из первого поколения происходит вот такое расщепление.
Другой пример полимерного действия генов – наследование окраски кожи человека. Цвет кожи определяется четырьмя генами, расположенными в четырёх различных хромосомах. Эти гены отвечают за синтез тёмного пигмента кожи – меланина.
У европейцев чаще всего встречаются рецессивные гены, отвечающие за синтез меланина. А у самых темных африканцев доминантные.
Итак, мы рассмотрели типы взаимодействия неаллельных генов.
При комплементарном взаимодействии один ген дополняет действие другого гена.
При эпистазе один ген подавляет действие другого.
При полимерном взаимодействии проявление признака зависит от двух и более пар неаллельных генов.
Бывает и так, что несколько признаков зависит от одного гена. Такое множественное действие гена называется плейотропностью.
Плейотропное действие генов впервые было обнаружено ещё Грегором Менделем, который заметил, что у растений с пурпурными цветками стебли всегда темнее, чем у растений с белыми цветками. Развитие этих признаков определяется действием одного гена.
Плеотропное действие генов встречается и у человека. Наследственная болезнь — серповидно-клеточная анемия проявляется в результате замены одной аминокислоты в молекуле гемоглобина, что приводит к изменению формы эритроцитов.
Одновременно с этим возникают нарушения в сердечно-сосудистой, нервной, пищеварительной и выделительной системах. Это приводит к тому, что гомозиготный по этому заболеванию ребёнок погибает в детстве.
Уже давно генетики встречались с многочисленными фактами, которые не укладывались в рамки хромосомной теории наследственности.
Мы говорили, что в генах закодирована информация об определённых белках организма и эти определённые белки, синтезируясь в клетках, и являются уже основой проявления того или иного признака организма.
Вы знаете, что в наследовании признаков ведущую роль отводят ДНК, которая находится в ядре.
Однако, существует путь передачи наследственной информации через цитоплазму клетки. Такой вид наследственности называют цитоплазматической или нехромосомной.
Цитоплазматическая наследственность – это наследственность, которая осуществляется с помощью молекул ДНК, находящихся в пластидах и митохондриях. В этом случае признаки не наследуются по законам Менделя, так как указанные молекулы ДНК находятся вне хромосом.
При изучении митохондрий и пластид мы говорили они имеют собственную ДНК.
В генах этих ДНК закодирована информация о белках. А значит ДНК пластид и митохондрий несут какую-либо информацию. Благодаря ДНК митохондрии и пластиды способны самовоспроизводится.
Если клетка эвглены зелёной утрачивает пластиды, то образовать их снова она уже не может. Так, как и ДНК которая в ней находилась тоже разрушилась. И даже несмотря на то что сохранилось ядро пластиды не образуются. Так как информация хранилась в самих пластидах.
Вы знаете, что на свету эвглена зелёная питается автотрофно. Автотрофному питанию способствуют хлоропласты. В темноте они естественно не функционируют, так как нет света. Поэтому эвглена переходит на гетеротрофные питание.
Если же эвглену долгое время выдерживать в темноте, то её пластиды перестают делится. А при размножении (делении) самой эвглены, появляются особи, которые по этой причине не получили хлоропласты. То есть появляются бесхлоропластные особи.
Итак, мы сказали, что в ДНК митохондрий и пластид закодирована информация. Это информация может передаваться по наследству через цитоплазму клетки. В таком случае говорят о цитоплазматической наследственности.
При оогамной форме полового процесса, где женская гамета представлена яйцеклеткой, а мужская сперматозоидом, признаки, которые наследуются цитоплазматически, передаются только через яйцеклетку. То есть по материнской линии.
Почему? Если вспомнить строение сперматозоидов и яйцеклеток. А также то как происходит процесс оплодотворения. То все становиться сразу ясно. В цитоплазме яйцеклеток митохондрий может быть много, а вот в цитоплазме мужских гамет этих органоидов обычно нет.
Митохондрии находятся в шейки сперматозоида. При оплодотворении в яйцеклетку они не попадают. Вспомните проникает лишь генетический материал сперматозоида. Таким образом, все митохондрии и пластиды зиготы достаются ей в наследство только от материнского организма. И все признаки которые несут их ДНК, передаются от матери.
Например, пестролистность растения львиный зев передаётся по материнской линии, так как яйцеклетка содержит хлоропласты в виде пропластид.
Пластиды размножаются делением, но поскольку не все они содержат хлорофилл (в силу мутаций), растение получается пестролистным.
Читайте также: