Дидактический материал к уроку: "Основные понятия генетики"

Дидактический материал:

Основные понятия генетики

Генетика – наука, изучающая закономерности и материальные основы наследственности и изменчивости организмов

Наследственность – способность организмов передавать следующему поколению свои признаки и свойства, то есть способность воссоздавать себе подобных.

Изменчивость – способность организмов изменять свои признаки и свойства.

Генотип – совокупность всех наследственных свойств особи, наследственная основа организма, составленная совокупностью генов

Фенотип – совокупность всех внутренних и внешних признаков и свойств особи, сформировавшейся на базе генотипа во время индивидуального развития

Гомозигота – особь, у которой в определенном локусе гомологичных хромосом присутствуют одинаковые аллели; при самоопылении дают однородное потомство, не расщепляющееся по данной паре признаков

Гетерозигота – особь, у которой в определенном локусе гомологичных хромосом присутствуют разные аллели; при самоопылении дают расщепление по данной паре признаков.

Аллель – различные формы одного и того же гена

Доминантный признак – признак, проявляющийся в гомозиготе.

Рецессивный признак – признак, не проявляющийся в гомозиготе.

Локус - определенный участок в хромосоме, который занимает каждый ген. Аллельные гены занимают одинаковые локусы гомологичных хромосом

Основы генетики - термины и символика

Прежде, чем решать задачи, нужно разобраться с терминами. Вы должны их не просто выучить, а представлять, что за ними стоит и уметь рисовать гены, аллели и их расположение в хромосомах.

Рис.1. Ген - участок ДНК хромосомы.

Ген

Участок ДНК, кодирующий один белок.

Каждый ген имеет свое название - полное и краткое (символ гена). Настоящие названия состоят из нескольких букв (ведь генов больше, чем букв в латинском алфавите).
В учебниках обычно используются условные символы из одной буквы - A, B, C и т.д. Но в задачах вам могут попасться и настоящие символы, например sn, vg, Cy.

Аллели, аллельные гены

Мутантные варианты одного гена.

Рис.2. Расположение аллельных генов в гомологичных хромосомах.

Располагаются в идентичных локусах (местах) гомологичных хромосом.

Кодируют один и тот же белок, но с небольшими отличиями из-за мутаций. Например, если мутация заменяет один нуклеотид в гене, то в белке может быть изменена одна аминокислота.

Важно: аллели одного гена обозначаются ОДНОЙ БУКВОЙ: А, а.

Запомните это и никогда не обозначайте аллели как А и В- как только появилась другая буква, так вы ввели в задачу другой, неаллельный ген.

Рис.3. Расположение НЕаллельных генов в хромосомах.

Неаллельные гены

Совершенно разные гены, кодирующие разные белки.

Располагаться могут где угодно - в одной и той же хромосоме, или в разных, негомологичных хромосомах.

Правило: неаллельные гены обозначают РАЗНЫМИ БУКВАМИ.

Хромосома

ОДНА линейная двуцепочечная молекула ДНК, упакованная при помощи белков.

Уточнение: после репликации ДНК, т.е. перед делением клетки каждая хромосома будет состоять из двух молекул ДНК, но для генетики это не так важно.

Локус

Место на хромосоме, занимаемое данным геном.

Каждый ген имеет точно определенное место, которое указывается на генетических картах. Порядок генов в хромосоме у всех представителей одного биологического вида - один и тот же.

Рис.4. Образование диплоидного набора их двух гаплоидных при оплодотворении.

Гамета

Половая клетка. Содержит гаплоидный, 1n набор хромосом

Гаплоидный, 1n набор хромосом

Набор, в котором каждая хромосома уникальна - непохожа на другую по форме, размеру и главное - содержанию ДНК, т.е. по составу входящих в нее генов.

Все хромосомы в таком наборе - НЕгомологичные.

Диплоидный, 2n набор хромосом

Объединение двух гаплоидных. В таком наборе каждая хромосома имеет парную - гомологичную.

Диплоидный набор образуется из двух гаплоидных при оплодотворении.

Диплоидны все животные и растения. (Исключение - полиплоидные виды, но про них редко составляют генетические задачи, а если и составляют, то обязательно это указывают.)

Гомологичные хромосомы

Хромосомы одной пары диплоидного набора - одинаковые по размеру и форме.

На рис.4 эти хромосомы обозначены одной и той же цифрой. Так, обе хромосомы 1 - голубая и бежевая - гомологичные, а вот хромосома 1 и хромосома 2 - негомологичные. На схемах гомологичные хромосомы обычно изображают разным цветом, как здесь.

При образовании гамет расходятся к разным полюсам, и поэтому в каждую гамету попадает только одна хромосома из пары.

В сущности, каждая из гомологичных хромосом - это одна и та же хромосома данного биологического вида, отличающаяся лишь происхождением: одна получена от отца, другая - от матери.

Поэтому гомологичные хромосомы содержат одни и те же гены, в одном и том же порядке.

Аллели генов в них могут быть разными, потому что у отца, матери и их предков могли произойти разные мутации в генах этой хромосомы.

Генотип

Совокупность всех аллелей всех генов организма.

Конечно, полный генотип организма обычно не знает никто. В задачах используют более узкое понимание генотипа - только те гены, которые нас интересуют. Но уж для этих генов обязательно должны быть указаны ВСЕ аллели у ВСЕХ особей.

Фенотип

Совокупность всех признаков организма.

Фенотип всегда указывается под генотипом. Опять же, пишем значения только тех признаков, которые рассматриваются в задаче.

Генотип ОСОБИ всегда, обязательно содержит ДВА аллеля каждого гена

Потому что особь диплоидна. Запомните это и никогда не пишите генотип так: А. Или так АВ

Это одна из самых грубых и самых распространенных ошибок в задачах. Если вы не знаете второй аллель - оставьте для него место, вот так: А _. Прочерк означает, что вы понимаете, что какой-то аллель там должен быть - просто он неизвестен, либо неважен (например, если вы хотите обозначить все генотипы, соответствующие доминантному фенотипу).

Генотип ГАМЕТЫ всегда содержит только ОДИН аллель каждого гена

Потому что гамета гаплоидна.

Соответственно, если в задаче речь только об одном гене (моногибридное скрещивание), то генотипы гамет будут выглядеть так: А и a

В задаче, где рассматривается наследование двух НЕаллельных генов, генотипы гамет могут быть такими: АB, Аb, aB и ab

Поскольку у особи аллелей одного гена всегда ровно два, то они могут быть одинаковыми или разными.

Рис.5. Гомозиготы и гетерозигота по гену А и их гаметы.

Гомозигота

Особь, у которой оба аллеля одинаковы.

Дает один сорт гамет.

Гетерозигота

Особь, у которой аллели разные

Дает два сорта гамет в равных количествах.

Обратите внимание, что эти понятия относятся не только к особи, но и к конкретному гену. Особь может быть гетерозиготна по одному гену и гомозиготна по другому.

Доминантный признак и ген

Признак, проявляющийся у гетерозиготы и его аллель. Обозначается заглавной буквой - А

Доминатный аллель нельзя «спрятать» - он всегда проявится в фенотипе. Поэтому, если у особи доминантный фенотип, то ее генотип можно сразу записать как A_ (прочерк означает, что второй аллель неизвестен).

Рецессивный признак и ген

Признак, НЕ проявляющийся у гетерозиготы и его аллель. Обозначается строчной буквой - а

Из определения ясно, что рецессивный аллель может быть в генотипе, но не проявляться в фенотипе. Зато если уж у особи фенотип рецессивного признака, то ее генотип смело можно писать как аа - она может быть только рецессивной гомозиготой по этому гену.

Анализирующее скрещивание

Скрещивание на рецессивную гомозиготу. Позволяет определить генотип особи с доминантным фенотипом.

Записывается так: А_ × aa

Если анализируемая особь была гомозиготой АА, то расщепления не будет - все потомки будут иметь доминантный фенотип и генотип Аа

В случае же если А_ была гетерозиготой Аа, получим расщепление 1 : 1 (половина потомков доминантных – Аа и половина рецессивных – аа).

Расщепление

Появление в потомстве особей разных фенотипов.

Иными словами, наличие потомков более, чем одного фенотипического класса. Если все потомки одинаковы, то расщепления нет.

Можно говорить и о расщеплении по генотипу - но это должно прямо указываться.

Если в задаче спрашивается просто о «расщеплении», то всегда имеется в виду расщепление по фенотипу.