Взаимодействие неаллельных генов кратко 10 класс

Обновлено: 07.07.2024

Многочисленные генетические исследования подтверждают факт взаимодействия генов у живых организмов. Гены оказывают влияние на то, каким образом будут проявляться признаки, кодируемые другими генами (эти признаки могут накладываться один на другой).

Научно сформулированы два варианта: аллельное и неаллельное взаимодействие генов.

Взаимодействие аллельных генов включает явления доминирования, неполного доминирования, кодоминирования, сверхдоминирования и наличия летальных генов. Это основные формы взаимодействия аллельных генов.

Неаллельное взаимодействие генов — это комплементарность, полимерия, эпистаз, а также множественное действие генов.

Типы взаимодействия аллельных генов мы рассмотрим позже. Здесь нас интересуют виды взаимодействия неаллельных генов.

Основные типы взаимодействия неаллельных генов

Эпистаз

Эпистаз удобнее всего рассматривать на примере мухи дрозофилы. У этого насекомого пурпурный цвет глаз является результатом действия рецессивной аллели. Передается такой признак только тем особям, которые являются по нему гомозиготными.

Есть вариант, при котором возможно, что признак не проявится. Это происходит, если другой неаллельный ген, который подавляет действие первого, будет находиться в рецессивном гомозиготном состоянии.

Комплементарность

Простой пример — фиолетовая окраска баклажанов. Ее проявление связано с взаимодействием двух неаллельных доминантных генов. Как итог — образование антоциана, который является характерным пигментом.

Однако если хотя бы один из этих генов находится в гомозиготном рецессивном состоянии, синтез пигмента антоциана не происходит. Поэтому у растения происходит формирование бесцветных плодов.

Еще один пример — формирование темного окраса шерсти животных. Для этого в некоторых случаях нужно наличие двух доминантных неаллельных генов. Один из таких генов отвечает за наличие пигмента, а второй — за распределение этого пигментам по всей длине волоска. Если первый ген находится в гомозиготном рецессивном состоянии, образование темного пигмента не происходит. Поэтому потомство будут составлять белые особи — альбиносы.

О комплементарности генов можно говорить и в отношении человека. К примеру, нормальный слух у людей зависит от взаимодействия двух доминантных неаллельных генов — Б и Е. Один из этих генов отвечает за нормальное развитие улитки внутреннего уха, а второй — за закладку нормального слухового нерва. Гомозиготность по рецессивной аллели любого из генов проявляется рождение глухого ребенка.

Полимерия

Полимерия — это вид взаимодействия неаллельных генов, при котором разные доминантные неаллельные гены оказывают влияние на степень развития определенного состояния признака.

Благодаря этому признаку обеспечивается изменчивость живых организмов. Полимерия важна с точки зрения биологии еще и потому, что признаки, определяющиеся при взаимодействии неаллельных доминантных генов, более устойчивы в сравнении с признаками, обусловленными взаимодействием различных аллелей одного гена. Проявления мутаций и рекомбинаций отдельных генов в этом случае сглаживаются.

Если взять фигурную тыкву, то для нее характерно наличие двух неаллельных доминантных генов, формирующих форму и обуславливающих размеры плодов. В случае содержания в генотипе доминантных аллелей обоих генов, плоды получат дисковидную форму. Если в генотипе будет представлен только один ген, то форма будет шаровидной. Еще интереснее, если оба гена характеризуются гомозиготным рецессивным состоянием: в таком случае форма будет удлиненной.

У животных тоже очень много состояний признаков определяются полимерным взаимодействием неаллельных генов. Среди таких признаков — жирность молока, интенсивность роста, плодовитость и другие. Если речь идет о людях, то это масса тела, рост, уровень артериального давления и прочие.

Множественное действие генов

Влияние взаимодействия нескольких генов на формирование определенных состояний признаков уже рассматривалось. Сейчас ученые открыли явление, свойственное для многих генов. Суть его в том, что состояния различных признаков генов проявляются под влиянием только одной аллели.

Это явление получило название множественного действия генов.

Возьмем горох посевной. У него есть аллель, определяющая бурый цвет кожуры семян, а также фиалковую окраску венчика.

У картофеля такая доминантная аллель определяет розовую окраску клубней и красно-фиалковую окраску венчика. У гомозиготных по рецессивной аллели растений клубни и венчики получат синеватую или белую окраску.

К примеру, у дрозофилы белые глаза (в глазах отсутствует красный пигмент) формируются в результате влияния рецессивной аллели. Она обеспечивает светлую окраску тела, а также негативно сказывается на плодовитости, снижая ее. Также она может стать причиной изменения половых органов и сокращения продолжительности жизни.

Что касается человека, то у него в этом случае может развиться галактоземия. Это заболевание связано с рецессивной мутацией гена, кодирующего образование фермента, играющего важную роль в усвоении клетками молочного сахара или галактозы. Эта же мутация является причиной скудоумия, слепоты, цирроза печени.

Еще одно заболевание — арахнодактилия. Оно является следствием мутации доминантной аллели. У человека оно проявляется удлинением пальцев конечностей (паучьи пальцы), неправильным расположением хрусталика глаза, врожденными пороками сердца.

С накоплением научного опыта появлялись противоречия третьему закону Менделя о независимом наследовании. Потомство делилось по фенотипу в соотношении 15:1 или 9:7, а не 9:16 по Менделю. Это свидетельствует об определённых взаимоотношениях неаллельных генов.

Механизм

Неаллельные гены располагаются в разных участках хромосом и кодируют разные виды белков. Гены непосредственно не влияют друг на друга, поэтому взаимодействие происходит в цитоплазме на уровне белков, которые кодируются определёнными генами.

Рис. 1. Неаллельные гены.

Механизм взаимодействия может протекать по одному из трёх сценариев:

одновременное действие двух ферментов, которые кодируют два неаллельных гена;
один неаллельный ген образует белок, который влияет на работу другого неаллельного гена (подавляет или активирует);
два белка, закодированные двумя неаллельными генами, действуют на один процесс, усиливая или восстанавливая один и тот же признак.

Один ген может отвечать за несколько фенотипических признаков или несколько генов могут обуславливать один признак.

Существует несколько видов взаимодействия неаллельных генов, главные из которых подробно описаны в таблице.

Рис. 2. Комплементарность.

Описание

Пример

Признак, обусловленный двумя разными генами, проявляется только при сочетании двух доминантных аллелей. Такие гены называются комплементарными. Признак не формируется при отсутствии одного гена. Расщепление фенотипических признаков в F2 происходит в соотношении 9:7, 9:6:1, 9:3:4

Скрещивание душистого горошка с белыми цветками. В F1 все потомки имеют пурпурные цветки, т.к. сочетание доминантных генов А и В кодируют антоциан, придающий пурпурную окраску. По отдельности гены не образуют пурпур. В F2 происходит расщепление – 9 пурпурных (АВ), 7 белых (3 – Abb, 3 – aaB, 1 – aabb)

Одна пара генов подавляет другую, не давая проявиться фенотипическому признаку. Подавляющий ген называется эпистатичным (ген-супрессор или ингибитор), подавляемый – гипостатичным. Ингибитор обозначается буквой I, i. Эпистаз может быть доминантным – подавление доминантным геном (I>B, b) и рецессивным – подавление рецессивным геном (i>B,b). При доминировании происходит расщепление генов в соотношении 7:6:3, 12:3:1, 13:3, при рецессивном проявлении – 9:3:4, 9:7, 13:3

Окраска овсяного зерна: А – чёрный цвет, В – серый цвет. В F1 все зёрна будут чёрного цвета, если ген А эпистатичен (AaBB или IiBB). В F2 произойдёт расщепление по цвету зерна – 12 чёрных, 3 серых и 1 белое. У 12 растений обязательно присутствует I-ген, у 3 он будет в рецессивном состоянии – i. Одному растению достанутся гены iibb (отсутствие чёрной и серой окраски), поэтому он будет белым

Количественные или мерные признаки, которые нельзя чётко разделить по фенотипу (рост, количество молока, жирность скота), определяются совокупностью генов. Выделяют кумулятивный и некумулятивный виды. В первом случае проявление признака зависит от суммы действий генов (чем больше доминантных генов, тем ярче признак). Во втором случае признак проявляется при доминантном гене, количество генов на проявление фенотипа не влияет. При кумулятивном виде в F2 наблюдается расщепление в соотношении 1:4:6:4:1, при некумулятивном – 15:1. Обозначают полимерные гены одной буквой (А, а, В, b и т.д.), а аллели – цифрой. Например, А1а1А2а2

Цвет кожи человека зависит от действия четырёх генов: А1А1А2А2 – чёрный цвет, а1а1а2а2 – белый, А1А1А2а2, А1а1А2А2, А1а1А2а2, А1А1а2а2, а1а1А2А2, А1а1а2а2, а1а1А2а2 – промежуточные значения от тёмного (почти чёрный) до светлого (почти белый) оттенка

Рис. 3. Эпистаз.

Множественное действие генов называется плейотропией. Действие одного гена, как правило, обусловлено взаимодействием с другими генами. Таким эффектом обладает большинство генов, поэтому генотип представляет собой систему взаимодействующих генов.

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.

Вы уже знаете о том, что гены могут взаимодействовать друг с другом по типу полного и неполного доминирования. Однако, в генетике встречается масса других примеров взаимодействия генов. В этой статье мы затронем те, которые ранее не обсуждались.

Кодоминирование

Кодоминирование - взаимодействия аллельных генов, при котором в гетерозиготном состоянии могут оказаться два доминантных гена одновременно, при этом каждый ген отвечает за свой признак.

Наиболее распространенным примером кодоминирования является наследование групп крови у человека.

Решим пару задач, которые укрепят понимание темы.

Пример решения задачи №1

"Родители имеют II и III группы крови, гетерозиготны. Какие группы крови можно ожидать у их детей?"

Гетерозиготный генотип матери - I A i 0 и генотип отца - I B i 0 . Составим схему решения для такого случая.

Итак, в результате такого брака может получиться ребенок с любой группой крови, в чем мы убедились.

Пример решения задачи №2

"Дигетерозиготная по B (III) группе и положительному резус-фактору вступила в брак с таким же мужчиной. Какое расщепление по фенотипу можно ожидать у детей?"

Сходу понятно, что гетерозиготы по III (B) группе крови будут записаны I B i 0 . Резус-фактор для нас новое понятие - это белок, находящийся на поверхности эритроцита (тогда говорят, что резус-фактор положителен), или отсутствующий (тогда у человека резус-фактор считается отрицательным). Генотипы записываются так:

Резус-фактор положителен: Rh + Rh + , Rh + rh -
Резус-фактор отрицателен: rh - rh -

В данной задаче сказано, что "дигетерозиготна по . и положительному резус-фактору" - значит, резус фактор будет записывать в генотипе - Rh + rh - .

Обратите внимание, что ошибкой является записать рецессивный ген перед доминантным. За такое могут снять балл на экзамене: aA, bB, i 0 I A , rh - Rh + . Правильный вариант записи: Aa, Bb, I A i 0 , Rh + rh - .

9 потомков : положительный резус-фактор, III (B) группа крови
3 потомка : положительный резус-фактор, I (0) группа крови
3 потомка : отрицательный резус-фактор, III (B) группа крови
1 потомок : отрицательный резус-фактор, I (0) группа крови

Расщепление по фенотипу в данном случае получилось: 9:3:3:1. Здесь проявляется III закон Менделя - закон независимого наследования, так как гены, отвечающие за группу крови и резус-фактор, находятся в разных хромосомах.

Комплементарность

Комплементарность - тип взаимодействия неаллельных генов, при котором развитие признака определяется не одной, а двумя или более парами неаллельных генов, располагающихся в разных хромосомах.

Неаллельные гены - это гены, расположенные в разных локусах хромосом, которые отвечают за разные признаки. В генетике случается такое, что один неаллельный ген может влиять на другой (ген a подавляет действие гена B). В этом разделе статьи мы подробно разберемся с подобным взаимодействием и рассмотрим задачи, которые могут встретиться.

Таким образом, развитие признака определяется именно сочетанием генов друг с другом. Здесь логичнее подчеркнуть совместное действие генов, нежели чем сказать, что доминантный ген подавляет рецессивный - при комплементарности это не совсем так.

В каждой задаче свой случай комплементарного взаимодействия генов. Чтобы успешно их решать, надо помнить, что такое явление, как комплементарность, в принципе, возможно, и быть внимательным при написании генотипов особей и их гамет.

Пример решения задачи №3

Наследование слуха у человека определяется двумя доминантными генами из разных аллельных пар, один из которых детерминирует развитие слухового нерва, а другой – улитки. Определить вероятность рождения глухих детей, если оба родителя глухие, но по разным генетическим причинам (у одного отсутствует слуховой нерв, у другого улитка). По генотипу оба родителя являются дигомозиготными.

Здесь проявляется I закон Менделя - закон единообразия гибридов первого поколения. Возможен только один вариант генотипа ребенка от такого брака. У ребенка будет развит и слуховой нерв, и улитка - ребенок не будет глухим, в отличие от родителей.

Эпистаз

Эпистаз (противоположное действие генов) - явление, при котором один ген аллельной пары (супрессор) в доминантном (доминантный эпистаз) или рецессивном (рецессивный эпистаз) состоянии может подавлять развитие признака, за развитие которого отвечает другая пара генов.

Широко известным примером рецессивного эпистаза является Бомбейский феномен, названный так в результате зафиксированного случая в индийском городе Бомбеи. Доктор Бхенде обнаружил, что у людей рецессивных по гену h (hh) на поверхности эритроцитов не синтезируются агглютиногены - в результате этого они могут быть универсальными донорами.

Говоря проще о Бомбейском феномене: у людей с генотипом hh всегда обнаруживается первая группа крови при любом генотипе - I A I A , I B I B , I A I B . Ген h подавляет гены I A и I B - на поверхности эритроцитов не образуются агглютиногены A и B.

Пример решения задачи №4

"Редкий рецессивный ген (h) в гомозиготном состоянии обладает эпистатическим действием по отношению к генам I A , I B и изменяет их действие до I группы крови (бомбейский феномен). Определите возможные группы крови у детей, если у мужа II гомозиготная, у жены IV и оба родителя гетерозиготны по эпистатическому гену"

Вероятность рождения детей с i(0) группой крови в данном случае равна 2/8, или 1/4 (25%). Генотипами, у которых будет i(0) группа крови являются: I A I A hh и I A I B hh. Эпистатический рецессивный ген hh в гомозиготном состоянии всегда приводит к i(0) группе крови.

Полимерия

Полимерией называют зависимость определенного признака организма от нескольких пар аллельных генов, обладающих схожим действием. Такие гены называются полимерными. Часто выраженность признака зависит от соотношения доминантных и рецессивных аллелей - то есть чем больше доминантных генов, тем более выражен признак.

У человека полимерное действие генов заложено в наследовании количественных признаков (вес, рост, цвет кожи, давление).

Пример решения задачи №5

"Цвет кожи у мулатов наследуется по типу полимерии. При этом данный признак контролируется 2 аутосомными несцепленными генами. Сын белой женщины и негра женился на белой женщине. Может ли этот ребенок быть темнее своего отца?"

В данном случае полимерия проявляется в том, что чем больше доминантных генов в генотипе (A и B), тем более темный цвет кожи имеет человек. Это правило мы и применим для решения.

В результате первого брака (вспоминаем закон единообразия Менделя) получается AaBb - средний мулат. По условиям задачи он берет в жены белую женщину aabb. Очевидно, что в этой семье ребенок не может быть темнее своего отца: дети могут быть средними мулатами (AaBb), как отец, светлыми мулатами (aaBb, Aabb), либо белыми, как мать (aabb).

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

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?

Читайте также: