Цитологические основы дигибридного скрещивания, Биология

Разработки уроков на конкурс “Учитель –
учителю”. Уроки 5, 6.

• © svetlana.pro
• Дигибридное
  скрещивание.
• Цитологические основы
  дигибридного скрещивания.
• Задачи урока:

1. изучить механизм дигибридного скрещивания
   как метод изучения наследственности;
2. объяснить цитологические основы
   дигибридного скрещивания;

Оборудование:

1. таблицы, иллюстрирующие законы
   наследственности;
2. динамическая модель «Законы Г.
   Менделя».

1. Форма урока – лекция.
2. Понятия урока: дигибридное скрещивание, закон
   независимого наследования признаков.
3. Ход урока
4. Повторение

1. Индивидуальный опрос (работа у
   доски):

1. дать цитологическое обоснование
   моногибридного скрещивания;
2. решить задачи с ми № 5, 6 с.
   101 учебника;

1. Фронтальная беседа с классом по вопросам
   1, 2, 3 параграфа 24.

Домашнее задание: §25, задачи 6, 7 с. 105
учебника.

Изучение нового
материала

План лекции:

1. Дигибридное скрещивание.
2. Цитологическое обоснование дигибридного
   скрещивания.
3. Решение задач.

• Содержание лекции
• Дигибридное
  скрещивание
• Рассмотрим результат при скрещивании
  родительских особей, отличающихся по двум признакам.
• Дигибридное скрещивание
• (гены разных признаков лежат в разных
  хромосомах)

AB	Ab	Ba	ab
AB	ABAB желтый гладкий	ABAb желтый гладкий	ABBa желтый гладкий	ABab желтый гладкий
Ab	AbAB желтый гладкий	AbAb желтый морщинистый	AbBa желтый гладкий	Abab желтый морщинистый
Ba	BaAB желтый гладкий	BaAb желтый гладкий	BaBa зеленый гладкий	Baab зеленый гладкий
ab	abAB желтый гладкий	abAb желтый морщинистый	abBa зеленый гладкий	abab зеленый морщинистый

Фенотипов: 4
разных                Генотипов:
16                Генотипов
больше, чем фенотипов

Мендель собрал от растений в
F2  556 семян

Если посчитать соотношение для каждой пары
аллельных признаков – цвет, форма (предложить ученикам посчитать
самим) то получается:

Произведя статистическую обработку результатов,
что мы видим:

1. Дигибридное скрещивание – это два
   моногибридных скрещивания, идущих независимо
2. Две пары признаков, которые объединены в
   F1 (ABab) в
   F2 разделяются и ведут
   себя независимо.

Таким образом, явление, обнаруженное Г.
Менделем у независимом расщеплении получило название III закон
Менделя: расщепление по каждой паре признаков идет независимо от
других признаков.

Цитологическое обоснование
дигибридного скрещивания

Менделевский принцип независимого распределения
можно объяснить особенностями передвижения хромосом при
мейозе.

Именно случайное расположение пар гомологичных
хромосом на экваторе в метафазе I и последующее разделение в
анафазе I ведет к разнообразию сочетаний в аллелях. Число возможных
комбинаций аллелей в мужских и женских гаметах можно определить по
формуле 2n, где n –
гаплоидное число хромосом. У человека n = 23, следовательно число
комбинаций аллелей в гаметах равно 223 = 8 388 609.

1. Повторение
2. Решение задач на дигибридное
   скрещивание.
3. © svetlana.pro

Основные закономерности наследственности, установленные Г. Менделем. Моногибридное и дигибридное скрещивания | Биология

Основные закономерности наследственности, установленные Г. Менделем. Моногибридное и дигибридное скрещивания

Основные закономерности наследственности, установленные г. Менделем. Моногибридное и дигибридное скрещивания

Моногибридное скрещивание: скрещивание двух сортов гороха и цитологические основы моногибридного скрещивания

Скрещивание, в котором родительские особи анализируются по одной паре альтернативных признаков, называется моногибридным, по двум – дигибридным, по трем и больше – полигибридным.

Знак скрещивания – х, родительские формы обозначают латинской буквой Р (от лат. parentes – родители), гаметы – G, потомков – F (от лат. phylii – сыны), номер поколения потомков – индекс снизу – F1 , F2, F3 …, материнскую особь – знаком ♀, мужскую – ♂. Генотип материнской особи записывают, как правило, первым, отцовской – вторым.

Г. Мендель для исследований выбирал два сорта гороха, которые четко отличались по какому-нибудь признаку: желтая или зеленая окраска семян, гладкая или морщинистая поверхность семени, расположение цветков вдоль всего стебля или на его концах и т. д.

Выращивал такие растения ряд поколений, пока не убеждался, что они размножаются в чистоте – чистые линии. Мендель использовал метод гибридизации. Он скрещивал такие растения между собой и получал поколение, имеющее лишь один из этих признаков. Второй не развивался. То есть ученый получил единообразие в первом поколении растений.

Признак, сохраняющийся и подавляющий другой, называют доминантным, подавляемый – рецессивным.

Явление единообразия гибридов первого поколения и проявление в нем только одного из альтернативных признаков – доминантного, имеет название закона доминирования или первого закона Менделя.

Формулировка: при скрещивании гомозиготных особей, которые отличаются по одной паре альтернативных признаков, все гибриды первого поколения единообразны по фенотипу и генотипу.

Закон расщепления признаков

При самоопылении гибридов первого поколения во втором гибридном поколении Мендель наблюдал растения с признаками родителей (доминантным и рецессивным).

Соотношение их составляло: 3 – растения с доминантным признаком, 1 – с рецессивным.

Например, во втором поколении из 926 растений 705 имели красные цветки, а 224 – белые (соотношение 3,15:1), из 8023 семян гороха 6022 были желтые, а 2001 – зеленые (3,01:1) и т. д.

Явление расщепления признаков при скрещивании гибридов первого поколения имеет название закона расщепления или второго закона Менделя.

Формулировка: при скрещивании двух гетерозиготных особей (гибридов первого поколения) у потомков наблюдается расщепление 3:1 по фенотипу и 1:2:1 по генотипу.

Соотношение особей с доминантным и рецессивным признаками тем точнее приближается к 3:1, чем больше численность изучаемого потомства, Менделевские законы доминирования и расщепления являются универсальными. Им подчиняются все живые организмы, независимо от простоты или сложности их организации.

Гипотеза чистоты гамет

Образование «чистых» гамет

Мендель обратил внимание на то, что из зеленого семени, полученного во втором поколении, вырастали растения лишь с зелеными семенами. Растения, которые имели желтые семена, образовывали или только желтые семена, или желтые и зеленые.

Мендель приходил к выводу, что семена с рецессивным признаком подобны как по фенотипу, так и по наследственному признаку (гомозиготные). Семена с доминантным признаком подобны по фенотипу, но могут отличаться по наследственным свойствам (гомозиготные и гетерозиготные). То есть ре-цессивный ген не исчезает и не изменяется.

Аллельные гены, которые находятся в гетерозиготном состоянии, не сливаются. Мендель назвал эту закономерность гипотезой «чистоты гамет».

Позднее гипотеза получила цитологическое подтверждение. Гибридный организм образует «чистые» гаметы, так как каждая из них не может нести одновременно два аллельных гена (желтого и зеленого цветов), а несет лишь один. В процессе образования половых клеток каждая из них из двух гомологичных хромосом образует одну.

Дигибридное скрещивание

Дигибридное скрещивание. Независимое наследование признаков и фенотипический радикал дигибридного скрещивания

Закон независимого комбинирования признаков

Простейшим из разновидностей полигибридного скрещивания является дигибридное.

Г. Мендель скрестил растения гороха посевного с желтым гладким семенем (доминантные признаки) и зеленым морщинистым (рецессивные признаки). Растения разводились в «чистоте», то есть являлись гомозиготами по обоим признакам.

В первом поколении он получил растения, которые имели желтые гладкие семена – единообразие первого поколения по доминантным признакам.

При скрещивании гибридов первого поколения (самоопылении) наблюдалось расщепление: 315 семян желтых гладких, 108 зеленых гладких, 101 желтое морщинистое, 32 зеленых морщинистых.

Во втором поколении образовалось четыре фенотипа в соотношении 9:3:3:1. Произошло независимое расщепление признаков: соотношение желтых и зеленых семян 3:1 соответственно, гладких и морщинистых – 3:1. Эта закономерность получила название независимого комбинирования признаков или третьего закона Менделя.

Третий закон Менделя. Четыре фенотипа в соотношении 9:3:3:1

Формулировка: при скрещивании гибридов первого поколения, гетерозиготных по признакам, наблюдается независимое наследование и комбинирование признаков, если определяющие их гены расположены в разных гомологичных хромосомах.

Кроме семян, которые имели комбинации состояний признаков родительских форм, появились две группы с новыми комбинациями (желтое морщинистое и зеленое гладкое семена) – рекомбинанты. Рекомбинация – это объединение аллелей разных генов в гаметах гибридных особей, которые отличаются от подобных соединений в гаметах родителей.

Цитологические основы законов наследственности и статистический характер законов наследственности

Менделем законы были открыты в то время, когда еще были неизвестны процессы митоза и мейоза, существование хромосом и генов. В наше время возможно цитологическое подтверждение этих законов. Менделевский закон независимого распределения признаков можно объяснить изученными особенностями передвижения хромосом во время мейоза.

Известно, что соматические клетки, как правило, имеют двойной набор хромосом, то есть каждая гомологичная хромосома имеет себе пару. В хромосомах находятся гены.

Доминантный признак обозначают большой латинской буквой, рецессивный – соответствующей маленькой.

Гомозиготный по доминантному гену организм имеет две гомологичные хромосомы с геном А (генотип – АА), гомозиготный рецессивный – две гомологичные хромосомы с геном а (генотип – аа). При скрещивании образуется гетерозиготный организм Аа.

Это можно записать в виде схемы. Результат получения единообразного первого поколения можно записать так. Например, желтая окраска семени – А, зеленая – а.

P:   ♀ AA   ×   ♂ aa
G:      A                a
F1:    Aa
      желтая

В каждую половую клетку попадает лишь один аллельный ген из каждой пары. Гомозиготный организм образует один сорт гамет, гетерозиготный – несколько (2n, где n – количество признаков).

При самоопылении или перекрестном опылении двух гетерозиготных растений возможны четыре соединения генов в зиготах (второй закон Менделя):

P:   ♀ Aa   ×   ♂ Aa
G:     Aa            Aa
F2:    AA, Aa, Aa, aa
             желтое     зеленые

Для определения классов потомков удобно пользоваться решеткой Р. Пеннета. Для этого по горизонтали записывают гаметы одной особи (отцовской), по вертикали – второй (материнской).

3 растения (1АА и 2Аа) будут иметь доминантный признак, 1 – рецессивный. Расщепление 1АА : 2Аа : аа – это расщепление по генотипу, а расщепление – 3 желтых : 1 зеленое – по фенотипу.

Таким является цитологический механизм расщепления.

Аналогично можно продемонстрировать цитологические основы и статистический характер закона независимого комбинирования состояний признаков.

А – желтая окраска семян гороха посевного, а – зеленая,
В – гладкая форма семян, b– морщинистая.
P:   ♀ AABB   ×   ♂ aabb
G:          AB                ab
F1:         Aa                Bb

Результатом скрещивания являются растения, которые имеют желтое гладкое семя. Гибридное растение с генотипом АавВb может образовывать четыре типа гамет: АВ, Ab, аВ, ab (22 = 4).

P:   ♀ AaBb   ×   ♂ AaBb
G:    AB, aB,        AB, aB,
        Ab,ab           Ab,ab
F2:

♀♂	AB	Ab	aB	ab
AB	AABB желтыегладкие	AABb желтыегладкие	AaBB желтыегладкие	AaBb желтыегладкие
Ab	AABb желтыегладкие	AAbb желтыеморщинистые	AaBb желтыегладкие	Aabb желтыеморщинистые
aB	AaBB желтыегладкие	AaBb желтыегладкие	aaBB зеленыегладкие	aaBb зеленыегладкие
ab	AaBb желтыегладкие	Aabb желтыеморщинистые	aaBb зеленыегладкие	Aabb зеленыеморщинистые

В данном случае при равновероятной встречаемости всех типов гамет во втором поколении возникает 16 соединений, которые составляют девять разных генотипов и четыре фенотипических в соотношении 9 желтых гладких : 3 желтых морщинистых : 3 зеленых гладких : 1 зеленого морщинистого.

Закон независимого распределения хромосом возможно объяснить особенностями передвижения хромосом во время мейоза. При образовании гамет распределение между ними аллелей, которые находятся в паре хромосом, происходит независимо от распределения аллелей из других пар.

Именно это случайное расположение пар гомологичных хромосом на экваторе веретена деления в метафазе I мейоза и их распределение в анафазе I ведет к многообразию соединения аллелей в гаметах. Количество возможных комбинаций аллелей в мужских или женских гаметах можно определить по общей формуле 2n, где n – гаплоидное количество хромосом.

У мушки дрозофилы n= 4, а возможное количество комбинаций аллелей 24 = 16.

Наследственность и изменчивость организмов

3.5 Закономерности наследственности, их цитологические основы

Видеоурок 1: Решение задач на Первый закон Менделя

Видеоурок 2: Второй закон Менделя. Пример типичной задачи

Видеоурок 3: Третий закон Менделя

Видеоурок 4: Генетическая задача на дигибридное скрещивание

Лекция: Закономерности наследственности, их цитологические основы

Г. Мендель стал основоположником науки, впоследствии названной генетикой. Этот немецкий ученый занимался изучением принципов проявления у поколений гороха наследуемых фенотипических признаков.

Ему удалось сформулировать базовые закономерности наследования у нескольких поколений вариантов проявления моногенных (определяемых одним и тем же геном ) качеств.

Впоследствии были установлены границы действия этих законов, например, случаи, когда наследуемый признак определяется двумя или большим количеством генов.

• Закон единообразия гибридов первого поколения
• Все представители прямого потомства чистых линий (гомозиготных по изучаемому признаку) будут фенотипически обладать этим признаком, подобно какому-либо из родителей.
• На практике получалось, что скрещивание двух линий гороха, гомозиготных по цвету цветков — то есть, обладающих либо генами пурпурности, либо их белизны – давало потомков, обладающих исключительно красными, с желтыми и зелеными плодами – потомков только с желтыми, ровными и морщинистыми плодами – потомков с ровными.
• Чаще проявляющийся в фенотипе у потомства признак стал называться доминантным, подавляемый и проявляющийся у меньшей части потомства – рецессивным.
• Скрещивание представителей чистых линий с целью изучения единственной фенотипической черты, за которую ответственны аллели одного гена, называется моногибридным.
• Закон расщепления признаков
• Дальнейшее размножение гетерозиготных особей, являющихся потомками чистых линий, приводит к фенотипическому расщеплению изучаемых черт у нового поколения, которые распределились в долевом распределении как 3:1, генотипическому — в долях 1:2:1.
• Гетерозиготность полученных ранее гибридов первого поколения, то есть наличие в их генотипе обоих вариантов аллеля — и доминантного, и рецессивного, обуславливает, при дальнейшем их размножении, проявление всех унаследованных возможных комбинаций 2 генов, которых математически может быть 4 и получению потомства, имеющего:
• * исключительно доминантные гены АА;
• * исключительно рецессивные гены аа;
• * две возможных комбинации доминантных и рецессивных генов Аа и аА.

В результате – доминантный ген, полученный тремя четвертями потомков, определит фенотипическое проявление доминантного признака – то есть, три четверти из полученных растений гороха второго поколения будут иметь только пурпурные цветки. И у одной четверти потомков, которым не достался доминантный ген, проявится в фенотипе рецессивный, и они будут обладать белыми цветками.

Расщепление – это закономерное соотношение фенотипических признаков в потомстве, несущем различные комбинации доминантного и рецессивного генов.

Подавленный фенотипически, но присутствующий скрыто у потомства первой генерации, рецессивный ген фенотипически проявится у четверти потомков второго поколения.

Г. Мендель правильно предполагал, и впоследствии это подтвердилось в результате цитогенетических исследований, что наследуемые признаки в последующих генерациях не смешиваются, а либо подавляются, либо проявляются. Подтверждением этого является:

Закон чистоты гамет

Любая из гамет может обладать только одним аллельным геном из пары возможных.

Объясняется это тем, что при мейотическом делении получаются гаплоидные гаметы, каждая из которых обладает половинным набором хромосом, ведь в его ходе гомологичные хромосомы попадают в разные половые клетки.

Получается, что гетерозиготная (имеющая в генотипе оба признака) особь дает своим потомкам либо один ген, либо другой, а они, в комбинации с генами второго родителя, приводят к фенотипическому расхождению признаков.

1. Закон независимого наследования
2. Скрещивание родительских особей, обладающих двумя или более исследуемыми чертами, приводит к реализации в фенотипе потомства всех математически возможных их сочетаний.

Проявления этого закона очень схожи с результатами выполнения закона о единообразии – все, полученное при исследовании потомство первой генерации, обладало фенотипически исключительно доминантными чертами, однако эти черты различались – цвет плодов и цветков, форма плодов. В следующем, втором поколении, у новой генерации потомков обнаружилось расхождение внешних черт в долевом распределении как 9:3:3:1. На практике это выразилось в том, что:

• 9:16 растений обладало плодами желтого цвета и цветками красного;
• 3:16 – плодами желтого цвета, цветками белого;
• 3:16 – плодами зеленого цвета, цветками красного;
• 1:16 – плодами зеленого цвета и цветками белого.

Данный закон выполняется, если исследуемые признаки не являются сцепленными — когда гены, определяющие их, располагаются в разных хромосомах или в одной, но на максимально большом расстоянии. Одновременное изучение порядка наследования двух признаков путем получения и исследования следующих генераций называется дигибридным скрещиванием. 

1. Статистика и результаты исследований зависят от пространственного расположения генов в хромосомах.
2. Закономерности сцепленного наследования

• Он обнаружил, что гомологичные хромосомы довольно часто обмениваются генами. На основе статистического материала исследования Морган вывел правило:
• Располагающиеся в одной хромосоме гены будут наследоваться вместе, вероятность этого зависит от расстояния между ними.
• Сцепленное с полом наследование – это получение потомками гена, располагающегося в половых хромосомах.

Чем меньше расстояние между генами – тем больше вероятность, что их унаследует один потомок. Чем оно больше — тем для них более вероятно оказаться в разных хромосомах после кроссинговера и разойтись потом в разные гаметы.Генетически, оба пола животных могут быть:

• гомогаметными – обладать парой половых одинаковых хромосом, например, самки млекопитающих обладают хромосомами ХХ, а у птиц половыми хромосомами ZZ обладают самцы;
• гетерогаметными – имеющими разные половые хромосомы – у млекопитающих гетерогаметны самцы, они имеют хромосомы ХУ, а у птиц – самки, имеющие хромосомы ZW.

При этом, рецессивный ген, наследующийся сцепленно с полом, будет проявляться у всех организмов, относящихся к гетерогаметному полу и гомозиготных представителей гомогаметного пола. Именно поэтому, генетическими заболеваниями, вызываемыми рецессивными генными аллелями, чаще болеют мужчины, в то время как женщины являются носительницами этих генов.

Изучение генома человека сопряжено с различными факторами, одни из которых упрощают исследования, другие – осложняют. Так, социально-этические факторы не позволяют проводить целенаправленные скрещивания, люди обитают в различных условиях, что затрудняет сравнение влияния изменчивости.

С другой стороны – склонность человека к сбору и накоплению информации помогает исследователям в сборе статистики, дает возможность исследования генеалогических линий.

В исследованиях также применяются такие методы, как: биохимические исследования, пренатальная диагностика, гистологические, моделирование, статистический и многие другие.

Предыдущий урок

Следующий урок

Цитологические основы дигибридного скрещивания

Как и при моногибридном скрещивании, основные события при дигибридном скрещивании связаны с мейозом и половым процессом.

Рис. 4. Цитологические основы третьего закона Менделя

Диплоидный набор генов располагается в нескольких парах гомологичных хромосом. Гены одной парной хромосомы аллельны генам другой хромосомы этой пары. В мейоз вступает диплоидная клетка, в которой прошла репликация ДНК и каждая хромосома состоит из двух хроматид.

В диплоидном наборе одна из гомологичных хромосом получена от одного родителя, а другая — от второго. При мейозе в гаметы попадает только одна хромосома из каждой пары. После конъюгации в профазе I хромосомы распределяются по клеткам случайным образом. При дигибридном скрещивании вероятно по четыре типа отцовских и материнских гамет.

Таким образом, число случайных комбинаций генотипов гибридов при оплодотворении равно 4 х 4=16.

Если родители отличались по аллелям двух генов, в клетке присутствует четыре разных гена. Пусть один родитель нёс доминантные гены (В и S), а другой — рецессивные (b и s). К началу мейоза в исходной диплоидной материнской клетке каждый ген присутствует в двух копиях.

В результате первого деления мейоза каждая пара гомологичных хромосом расходится к противоположным полюсам клетки и образуется два гаплоидных набора хромосом. Расхождение хромосом носит случайный характер.

Это означает, что отцовские и материнские хромосомы распределяются между двумя клетками случайным образом. Возможны два варианта расхождения при дигибридном скрещивании. В первом случае в одну клетку отходят обе отцовские хромосомы, а в другую — обе материнские, то есть в одной клетке оказываются гены S и B, а в другой — s и b.

Во втором делении мейоза расходятся хроматиды, поэтому новых комбинаций хромосом не возникает. Второй вариант расхождения в первом делении связан с тем, что к одному полюсу может отойти одна отцовская хромосома и одна материнская. Соответственно, у второго полюса окажется вторая материнская и вторая отцовская.

Таким образом, получаются две клетки с генами B, s и b, S, то есть с комбинацией отцовских и материнских генов. После второго деления образуется по паре клеток с такими комбинациями генов. При достаточно большом количестве мейозов реализуются оба типа распределения. В результате мейоза при дигибридном скрещивании образуется четыре типа гамет: BS, Bs, bS и bs.

Эти четыре типа случайным образом соединяются при половом процессе.

Рис. 5. Дигибридное скрещивание у животных

Рассмотрим этот процесс на примере морских свинок. Чёрная окраска — B (доминантный признак) и коричневая окраска — b (рецессивный признак). Второй признак — длинная или короткая шерсть: короткая шерсть — доминантный признак S, а длинная — рецессивный s.

При скрещивании чёрной короткошёрстной свинки (BS) и коричневой гладкошёрстной (bs) все потомки гетерозиготны по обоим генам (BbSs), и имеют доминантный фенотип (чёрные гладкошёрстные).

Такие гибридные свинки образуют четыре типа гамет, соединяющихся случайным образом, и формируется большое число комбинаций генов, которые обусловливают появление четырёх разных фенотипов, показанных на рисунке: девять чёрных короткошёрстных, три чёрных длинношёрстных, три коричневых короткошёрстных и одна коричневая длинношёрстная.

Рис. 6. Механизм наследованияокраски и формы семян у гороха

Для того чтобы понять, каким образом будут комбинироваться при скрещивании двух гибридов первого поколения все возможные виды гамет, вспомним решётку Пеннета, созданную для опыта Менделя с горохом, где гены: А — жёлтые, В — гладкие семена, а — зелёные, b — морщинистые семена.

Гибриды первого поколения образуют четыре типа гамет. В данном случае эти гаметы с генотипами AB, Ab, aB, ab. При встрече этих гамет в процессе оплодотворения формируются генотипы гибридов второго поколения. У значительной части гибридов оба гена будут представлены одним или двумя доминантными аллелями.

Все особи, имеющие доминантные аллели обоих генов, будут обладать доминантным фенотипом — их девять. Следующая группа гибридов будет иметь хотя бы один доминантный аллель гена А и два рецессивных аллеля bb. Эти гибриды будут иметь доминантный фенотип по первому гену и рецессивный по второму.

Их будет три. Теперь выделим третью группу гибридов. Она имеет два рецессивных гена аа и хотя бы один доминантный ген В. Фенотипически они будут рецессивны по признаку а и доминантны по признаку В. Также им соответствуют три клетки.

Генотип aabb присутствует только в одной из них, следовательно, таких особей будет одна из шестнадцати.

Итак, каждая клетка соответствует 1/16 общего числа потомков, и если просуммировать отношение 9:3:3:1, то получим 16. Приобретённое в эксперименте отношение фенотипических классов объясняется расположением аллельных генов на разных гомологичных хромосомах, независимым расхождением хромосом в мейозе и случайным комбинированием гамет при оплодотворении.

Конспект урока из цикла уроков по генетике "Дигибридное скрещивание. Цитологические основы дигибридного скрещивания."

Дигибридное скрещивание. Цитологические основы дигибридного скрещивания.

Задачи урока:

• изучить механизм дигибридного скрещивания как метод изучения наследственности;
• объяснить цитологические основы дигибридного скрещивания;

Оборудование:

•  таблицы, иллюстрирующие законы наследственности;
•  динамическая модель «Законы Г. Менделя».

• Форма урока – лекция.
• Понятия урока: дигибридное скрещивание, закон независимого наследования признаков.
• Ход урока
• I.Повторение
• 1.Индивидуальный опрос (работа у доски):

• дать цитологическое обоснование моногибридного скрещивания;
• решить задачи с ми № 5, 6 с. 101 учебника;

2.Фронтальная беседа с классом по вопросам 1, 2, 3 параграфа 24.

Домашнее задание: §25, задачи 6, 7 с. 105 учебника.

II. Изучение нового материала

План лекции:

1. Дигибридное скрещивание.
2. Цитологическое обоснование дигибридного скрещивания.
3. Решение задач.

Урок 5-6

УРОК 5-6 РАЗДЕЛ «ГЕНЕТИКА»

Дигибридное скрещивание.Цитологические основы дигибридного скрещивания.

Задачи урока:

• изучить механизм дигибридного скрещивания как метод изучения наследственности;
• объяснить цитологические основы дигибридного скрещивания;

Оборудование:

• таблицы, иллюстрирующие законы наследственности;
• динамическая модель «Законы Г. Менделя».

1. Форма урока – лекция.
2. Понятия урока: дигибридное скрещивание, закон независимого наследования признаков.
3. Ход урока

1. Индивидуальный опрос (работа у доски):

• дать цитологическое обоснование моногибридного скрещивания;
• решить задачи с ми № 5, 6 с. 101 учебника;

1. Фронтальная беседа с классом по вопросам 1, 2, 3 параграфа 24.

Домашнее задание: §25, задачи 6, 7 с. 105 учебника.

II. Изучение нового материала

План лекции:

1. Дигибридное скрещивание.

2. Цитологическое обоснование дигибридного скрещивания.

3. Решение задач.

• Содержание лекции
• 1. Дигибридное скрещивание
• Рассмотрим результат при скрещивании родительских особей, отличающихся по двум признакам.
• Дигибридное скрещивание(гены разных признаков лежат в разных хромосомах)

1. P: AABB х aabb
2. (желтые гладкие семена) (зеленые морщинистые семена)
3. гомозигота гомозигота
4. Гаметы: AB ab
5. F1: все желтые гладкие
6. F2 ? (определим результаты скрещивания во втором поколении)
7. P: ABab х ABab

Гаметы:

Зиготы: построим решетку Пеннета

AB	Ab	Ba	ab	Фенотипов: 4 разных Генотипов: 16 Генотипов больше, чем фенотипов
AB	ABAB желтый гладкий	ABAb желтый гладкий	ABBa желтый гладкий	ABab желтый гладкий
Ab	AbAB желтый гладкий	AbAb желтый морщинистый	AbBa желтый гладкий	Abab желтый морщинистый
Ba	BaAB желтый гладкий	BaAb желтый гладкий	BaBa зеленый гладкий	Baab зеленый гладкий
ab	abAB желтый гладкий	abAb желтый морщинистый	abBa зеленый гладкий	abab зеленый морщинистый

Мендель собрал от растений в F2 556 семян.

1. Морщинистых желтых 101 9 : 3 : 3 : 1
2. Гладких зеленых 108
3. Морщинистых зеленых 32
4. Если посчитать соотношение для каждой пары аллельных признаков – цвет, форма (предложить ученикам посчитать самим) то получается:

Желтых 416 : Зеленых 140 3 : 1

Произведя статистическую обработку результатов, что мы видим:

1. Дигибридное скрещивание – это два моногибридных скрещивания, идущих независимо

2. Две пары признаков, которые объединены в F1 (ABab) в F2 разделяются и ведут себя независимо.

Таким образом, явление, обнаруженное Г. Менделем у независимом расщеплении получило название III закон Менделя: расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других признаков.

2. Цитологическое обоснование дигибридного скрещивания

Менделевский принцип независимого распределения можно объяснить особенностями передвижения хромосом при мейозе.

Именно случайное расположение пар гомологичных хромосом на экваторе в метафазе I и последующее разделение в анафазе I ведет к разнообразию сочетаний в аллелях. Число возможных комбинаций аллелей в мужских и женских гаметах можно определить по формуле 2n, где n – гаплоидное число хромосом. У человека n = 23, следовательно число комбинаций аллелей в гаметах равно 223 = 8 388 609.

• III. Повторение
• Решение задач на дигибридное скрещивание.
• 3

Дигибридное скрещивание. Статистический характер расщепления. Цитологические основы расщепления

Организмы отличаются друг от друга по многим парам альтернативных признаков. Поэтому на следующем этапе исследований Г. Мендель проанализировал наследование у гороха двух, трех и более пар признаков. Гибриды, которые получают от скрещивания организмов, отличающихся двумя парами альтернативных признаков, называют дигибридами, тремя парами — тригибридами и т. д.

Для дигибридного скрещивания Мендель использовал гомозиготные растения гороха, которые отличались по цвету и типу поверхности семян: материнское растение имело желтые и гладкие семена; оба признака были доминантными. Отцовское растение имело зеленые и морщинистые семена; оба признака были рецессивными.

Если обозначить доминантный и рецессивный аллели, определяющие цвет семени, соответственно, буквами А и а, а аллели, определяющие тип поверхности семени, буквами В и b, то генотипы гомозиготных родительских форм будут выглядеть следующим образом: материнское растение ААВВ и отцовское растение aabb.

В первом случае гаметы будут нести в себе аллели А и В (АВ), во втором — а и b (ab). Слияние двух таких гамет приведет к появлению дигибридной зиготы АаВb. По фенотипу такие растения при полном доминировании будут обладать двумя доминантными признаками: их семена будут желтыми и гладкими.

Для того чтобы выяснить, сколько сортов гамет образует такой дигибрид, Мендель провел анализирующее скрещивание: он скрестил гибридные растения F1с растениями, гомозиготными по двум рецессивным признакам (то есть имеющими зеленые и морщинистые семена; генотип aabb).

В потомстве было получено 4 класса семян в отношении, близком к 1:1:1:1: 55 желтых гладких (АаВb); 51 зеленых гладких (ааВb); 49 желтых морщинистых (Aabb) и 53 зеленых морщинистых (aabb). Таким образом, Мендель показал, что дигибрид образует 4 сорта гамет в равном отношении и является гетерозиготным по обеим аллельным парам.

Для проведения анализа расщепления по генотипу необходимо скрестить особи всех 16 генотипов, которые получатся при сочетании четырех сортов женских и мужских гамет, с рецессивной гомозиготой (aabb), то есть провести анализирующее скрещивание. Такой анализ показывает, что в результате получается 9 классов расщепления по генотипу в отношении 1:2:2:4:1:2:1:2:1. Аналогичный результат получается и при анализе с помощью решетки Пеннета.

При моногибридном скрещивании число классов по фенотипу равно 2 (в отношении 3:1), а по генотипу — 3 (в отношении 1:2:1). При дигибридном скрещивании эти значения составили, соответственно, 4 и 9, то есть в случае двух генов, определяющих два независимых признака, число классов по фенотипу соответствует 2 , а по генотипу — 32.

На основании одновременного анализа наследования нескольких пар альтернативных признаков Г. Мендель установил закономерность независимого распределения генов («факторов», по Менделю).

Эта закономерность известна как 3-й закон Менделя: при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся по нескольким альтернативным признакам, гены и соответствующие признаки наследуются независимо друг от друга.

Третий закон Менделя применим только к наследованию генов, находящихся в негомологичных хромосомах.

Установить основные закономерности наследования Мендель сумел благодаря применению статистического метода в генетическом анализе. Согласно закону «чистоты» гамет отношения, возникающие при расщеплении признаков, представляют собой результат случайного сочетания гамет, несущих разные гены.

При одинаковом числе гамет и их одинаковой жизнеспособности с равной вероятностью возможна встреча гаметы, несущей доминантный аллель А, с такой же гаметой или с гаметой, несущей рецессивный аллель а.

Встреча двух гамет — случайное событие, но при большом числе таких событий выявляется определенная закономерность, которую и наблюдал Мендель. Отсюда следует, что важным условием выявления закономерностей расщепления является размер выборки данных, которая оценивается в опыте.

Само явление расщепления — это биологическое явление, но проявление его носит статистический характер.

К началу XX в., когда были заново открыты законы Менделя, в цитологии накопилось уже много сведений о развитии гамет и возникла гипотеза о связи генов с хромосомами. Цитологические основы дигибридного скрещивания опираются на следующие факты.

В настоящее время известно, что при образовании гамет (гаметогенезе) в профазе I мейоза происходит конъюгация гомологичных хромосом; в анафазе I число хромосом, находящихся у каждого из полюсов клетки, уменьшается вдвое. Известно также, что при расхождении к разным полюсам каждая пара хромосом ведет себя независимо от других пар.

При слиянии двух гамет в зиготе восстанавливается диплоидный набор хромосом (2n). При образовании гамет у дигетерозиготной особи (АаВb) пары аллельных генов находятся в разных парах гомологичных хромосом и в результате образуется 4 типа гамет: АВ, Аb, аВ, ab.

Эти 4 типа гамет возникают вследствие случайного и независимого расхождения двух пар гомологичных хромосом к полюсам клетки в анафазу I мейоза. Из этого следует, что аллель А с одинаковой вероятностью может попасть в гамету с аллелем В или с аллелем b. То же самое справедливо и для аллеля а.