Каковы причины сцепленного наследования генов 2020 год

Основные положения хромосомной теории наследственности. Сцепленное наследование

Вопрос 1. Что такое сцепленное наследование?
Сцепленное наследование — это совместное наследование генов, находящихся в одной хромосоме (т. е. в одной молекуле ДНК). Например, у душистого горошка гены, определяющие окраску цветков и форму пыльцы, расположены именно таким образом. Они наследуются сцепленно, поэтому при скрещивании у гибридов второго поколения образуются родительские фенотипы в соотношении 3:1, а расщепление 9:3:3:1, характерное для дигибридного скрещивания при независимом наследовании, не проявляется.
При сцепленном наследовании сила сцепления может быть разной. При полном сцеплении в потомстве гибрида появляются организмы только с родительскими сочетаниями признаков, а рекомбинанты отсутствуют. При неполном сцеплении всегда наблюдается в той или иной мере преобладание форм с родительскими признаками. Величина кроссинговера, отражающая силу сцепления между генами, измеряется отношением числа рекомбинантов к общему числу в потомстве от анализирующего скрещивания и выражается в процентах.
Гены расположены в хромосомах линейно, а частота кроссинговера отражает относительное расстояние между ними. За единицу расстояния между двумя генами условно принимают 1% перекреста между ними — эту величину называют морганидой.
Чем дальше друг от друга расположены два гена в хромосомах, тем больше вероятности, что между ними произойдет кроссинговер. Следовательно, по частоте кроссинговера между генами можно судить об относительном расстоянии, разделяющим гены в хромосоме, при этом гены в хромосоме расположены в линейном порядке.
Каждая хромосома в кариотипе человека несет в себе множество генов, которые могут наследоваться совместно.

Вопрос 2. Что представляют собой группы сцепления генов?
Явление совместного наследования генов было впервые описано Пеннетом, назвавшим это явление “притяжением генов”. Томас Хант Морган и его сотрудники подробно изучили явление сцепленного наследования генов и вывели законы сцепленного наследования (1910). Группа сцепления – это совокупность генов, локализованных в одной хромосоме. Число групп сцеплений для каждого вида равно гаплоидному набору хромосом, а точнее – равно количеству пар гомологичный хромосом. У человека половая пара хромосом негомологична, поэтому у женщин групп сцепления – 23, а у мужчин – 24 (22 группы сцепления — аутосомные и две по половым хромосомам Х и У). У гороха 7 групп сцепления (2n = 14), у дрозофилы — 4 группы сцепления (2n = 8).

Вопрос 3. Что является причиной нарушения сцепления генов?
Причиной нарушения сцепления генов является обмен участками гомологичных хромосом в профазе I мейотического деления. Напомним, что на этом этапе парные хромосомы конъюгируют, образуя так называемые биваленты. Формирование бивалентов может привести к перекресту хромосом, что создает возможность обмена гомологичными участками ДНК. Если это происходит, то группы сцепления меняют свое содержание (в них оказываются иные аллели тех же генов) и в потомстве могут появиться особи с фенотипом, отличающимся от родительских.

Вопрос 4. Каково биологическое значение обмена аллельными генами между гомологичными хромосомами?
Кроссинговер – обмен идентичными участками между гомологичными хромосомами, приводящий к рекомбинации наследственных задатков и формированию новых сочетаний генов в группах сцепления.
Перекрест хромосом приводит к перекомбинированию генетического мтериала и формированию новых сочетаний аллелей генов из группы сцепления. При этом увеличивается разнообразие потомков, т. е. повышается наследственная изменчивость, что имеет большое эволюционное значение. Действительно, если, например, у дрозофилы гены, определяющие окраску тела и длину крыльев, находятся на одной хромосоме, то, скрещивая чистые линии серых мух с нормальными крыльями и черных мух с укороченными крыльями, в отсутствие крос-синговера мы никогда не получим иные фенотипы. Существование же перекреста хромосом позволяет появиться (в нескольких процентах случаев) серым мухам с короткими крыльями и черным мухам с нормальными крыльями.

Вопрос 5. Подтверждена ли цитологически теория сцепленного наследования?
Теория сцепленного наследования Томаса Ханта Моргана (1866—1945) подтверждена цитологическими наблюдениями. Было показано, что хромосомы при делении целиком расходятся к разным полюсам клетки. Следовательно, гены, расположенные на одной хромосоме, при мейозе попадают в одну гамету, т.е. действительно наследуются сцепленно.

Биология

Закон независимого распределения признаков (третий закон Менделя) нарушается в случае, если гены, определяющие разные признаки, находятся в одной хромосоме. Такие гены обычно наследуются совместно, т. е. наблюдается сцепленное наследование. Явление сцепленного наследования было изучено Томасом Морганом и его сотрудниками и поэтому носит название закона Моргана.

Закон Т. Моргана можно сформулировать следующим образом: гены, находящиеся в одной хромосоме, образуют группу сцепления и часто наследуются совместно, при этом частота совместного наследования зависит от расстояния между генами (чем ближе, тем чаще).

Причиной, по которой сцепленное наследование нарушается, является кроссинговер, протекающий в мейозе при конъюгации хромосом. При этом гомологичные хромосомы обмениваются своими участками, и таким образом ранее сцепленные гены могут оказаться в разных гомологичных хромосомах, что обуславливает независимое распределение признаков.

Например, ген A сцеплен с геном B (AB), в гомологичной хромосоме находятся рецессивные аллели соответствующих генов (ab). Если в процессе кроссинговера гомологичные хромосомы почти никогда не обмениваются участками так, что один ген переходит в другую хромосому, а другой остается в прежней, то такой организм образует гаметы только двух типов: AB (50%) и ab (50%). Если же обмен соответствующими участками происходит, то какой-то процент гамет будет содержать гены Ab и aB. Обычно их процент меньше, чем при независимом распределении генов (когда A и B находятся в разных хромосомах). Если при независимом распределении всех типов гамет (AB, ab, Ab, aB) будет по 25%, то в случае сцепленного наследования гамет Ab и aB будет меньше. Чем их меньше, тем ближе гены расположены друг к другу в хромосоме.

Читать еще:  Наследование ипотечной квартиры несовершеннолетним 2020 год

Особо выделяют сцепленное с полом наследование, когда исследуемый ген находится в половой (обычно X) хромосоме. В данном случае изучается наследование одного признака, а вторым выступает пол. Если наследуемый признак сцеплен с полом, то он по-разному наследуется при реципрокных скрещиваниях (когда признаком сначала обладает родитель женского пола, потом мужского).

Если мать обладает генотипом aa, а у отца проявляется доминантный признак (точно есть один ген A), то в случае сцепления с полом все дочери будут иметь доминантный признак (в любом случае получат от отца его единственную X-хромосому, а все сыновья — рецессивный (от отца достается Y-хромосома, в которой нет соответствующего гена, а от матери — в любом случае ген a). Если бы признак не был сцеплен с полом, то среди обоих полов детей могли быть обладатели доминантного признака.

Когда исследуемые гены сцеплены в аутосоме, то такое сцепление называют аутосомным. Сцепление называют полным, если родительские комбинации аллелей не нарушаются из поколение в поколение. Такое бывает очень редко. Обычно наблюдается неполное сцепленое наследование, которое нарушает как третий закон Менделя, так и закон Моргана (в его сокращенной формулировке: гены, находящиеся в одной хромосоме наследуются совместно).

Гены в хромосоме расположены линейно. Расстояние между ними измеряется в сантиморганах (сМ). 1 сМ соответствует наличию 1% кроссоверных гамет. Проводя различные скрещивания и статистически анализируя потомков, ученые выявляют сцепленные гены, а также расстояние между ними. На основе полученных данных строятся генетические карты, в которых отражается локализация генов в хромосомах.

Сцепленное наследование

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

Продолжаем разговор на тему каких ошибок следует избегать при изучении самых основных «основ» генетики.

На «сложности» и особенности в понимании законов, установленных Г.Менделем для аллельных генов (первые два закона) и неаллельных генов, находящихся в разных парах гомологичных хромосом (третий закон по дигибридному скрещиванию), мы останавливались в предыдущей статье.

Сами законы и решения разнообразных задач разбираются в моей первой платной книге

А как в дальнейшем происходило развитие генетики? Ведь Г.Мендель, проводивший свои исследования во второй половине 19 века, ничего не знал о строении хромосом, генов, ДНК.

В своем докладе и публикациях он использовал термины «признаки» организма или «задатки».

А вот то, что наследственные признаки организма локализованы в ядре клетки в специализированных структурах ДНК или хромосомах и как, и в виде чего они там «записаны» стало известно науке лишь через 50-55 лет в основном после опубликования результатов работ школы Томаса Моргана.

Казалось бы, должно существовать противоречие Менделевской генетики о независимом наследовании признаков при дигибридном скрещивании (дигенном наследовании) с Моргановской генетикой о сцепленном наследовании.

Из небольшой теоретической части моей новой книги

Как решать задачи по генетике на сцепленное наследование

вы узнаете:

* о том ключике, который я предлагаю для возможности понимания логического перехода от Менделевского учения к Моргановской генетике;

* почему явление сцепленного наследования неаллельных генов большинством учащихся объясняется с точностью до наоборот (как явление кроссинговера);

* почему «сцепленное наследование» нельзя путать с «наследованием, сцепленным с полом»;

* почему не учитывается тот факт, что при сцепленном наследовании доминантные и рецессивные аллели генов могут совместно находиться в одной из гомологичных хромосом при цис-положении (AB//ab), а могут и в разных гомологичных хромосомах при транс-положении (Ab//aB);

* почему неверное понимание механизмов кроссинговера не позволяет правильно находить все возможные типы гамет и их количество.

Для закрепления материала в сборнике приводятся подробные решения 75 задач :

28 заданий общего методического плана,

24 задачи из вариантов ЕГЭ прошлых лет,

23 задачи по сцепленному наследованию с кроссинговером

Предлагаю ознакомиться с анонсом книги «Как решать задачи по генетике на сцепленное наследование» на этой странице блога.

В генетической лаборатории стало известно, что в одной хромосоме есть три гена a, b, c, также известны расстояния между этими генами: между a и b – 15 сМ, а между a и c – 25 сМ. Вычислите частоту появления двойных кроссоверов в случае этих трёх генов, ответ представьте в виде десятичной дроби с точностью до третьего знака. Как это сделать?

Данил, решение этой задачи находится в моем платном сборнике «Как решать задачи по генетике на сцепленное наследование».

гены В и С сцеплены и перекрест между ними составляет 24 %, ген Е находится в другой группе сцепления. Какие типы гамет и в каком процентном соотношении образуются у особи с генотипом ВС/bc Е/е .

BCE, BCe, bcE, bce — по 19%. BcE, Bce, bCE, bCe — по 6%. Артур, купите мою книгу «Как решать задачи по генетике на сцепленное наследование» и Вы с легкостью сможете выполнять любые задания, а не только такое элементарное как это.

Читать еще:  Первоочередное право наследования 2020 год

Определите порядок расположения генов в хромосоме, если известно, что расстояния между генами равны:
А-В — 3 морганиды; В-С — 5 морганид; А-С — 8 морганид; С-В — 2 морганиды;
А-О — 6 морганид; В-Е — 17 морганид; С-Е — 12 морганид.
Составьте карту хромосомы с учетом того, что А-В = m, В-С = n, тогда А-С = (m + n) или (m — n). Не понимаю как это можно решить?

Вообще-то, если правильно, то длина любой хромосомы принимается за 1 морганиду (от фамилии ученого Томаса Моргана). Поэтому гены располагаются на хромосомах на расстояниях друг от друга, измеряемых сантиморганидами (см). Как метр и сотая часть метра сантиметр. Но давно уже лишь для удобства приставку «санти» перед словом морганида и не пишут, и не произносят, подразумевая под 1 морганидой именно 1 самтиморган.
Рисуете отрезок прямой («хромосому»). Обозначаете рисками расположение генов, на соответствующих расстояниях друг от друга (пусть, например, для удобства 1 морганида на отрезке вашей прямой занимает 1 см). Сначала будет расположен ген А, потом на расстоянии 3 см ген В, потом С на расстоянии 5 см от В (как Вы видите между А и С при этом окажется расстояние, равное 8 см). Дальше у вас в условии задания явная опечатка допущена: «С-В — 2 морганиды». Ранее же уже было дано расстояние В-С равное 5 морганид (а расстояние то должно быть одно и то же, что В-С, что С-В). Наверное следует написать вместо «С-В» С-О? Далее отметьте на «хромосоме» ген О. Он будет между В и С на расстоянии 6 см от А и как раз на расстоянии 2 см от С. Далее отложите 12 см от С и обозначьте ген Е (он и будет на расстоянии 17 см от В). Итак, промежуток А-В это m, В-С — это n, тогда А-С это (m + n).

Гены D и E сцеплены и находятся на расстоянии 16 морганид. Определить, какие типы гамет и в каком соотношении образует организм с генотипом DdEe

Поскольку сказано, что у этого организма с генотипом DdEe сцепленными (то есть находящимися в одной хромосоме) являются гены D и E, значит в гомологичной хромосоме находятся гены d и e. Раз указано расстояние между этими генами, равное 16 морганидам, это значит, что в случае кроссинговера, кроме основных (исходных) родительских гамет с геномами DE и de, которых будет по 42%, будут еще кроссоверные гаметы с геномами De и dE по 8%.

Нужна экстренная помощь. Гены А и В сцеплены, и перекрест между ними составляет 10 %, а ген С находится в другой группе сцепления, какие гаметы и в каких соотношениях будет образовывать гетерозигота AaBbCc? Какое будет потомство при самооплодотворении такой гетерозиготы?

1) АBC, ABc, abC, abc — по 22.5% и AbC, Abc, aBC, aBc — по 2,5%
2) Далее нужно построить решетку Пеннета 8 х 8. Отложить по 8 типов гамет по горизонтали АBC, ABc, abC, abc, AbC, Abc, aBC, aBc и вертикали АBC, ABc, abC, abc, AbC, Abc, aBC, aBc.
3) А дальше, главное, не сойти с ума при расчете количества генотипов потомства, образующегося в 64 клеточках, поскольку для каждой клеточки вероятности генотипов будут подсчитываться по отдельности.

Здравствуйте, Борис Фагимович! Меня интересует один вопрос из сферы решения задач по генетической тематике. В тренировочных материалах было дано такое условие задачи: «Женщина выходит замуж за больного гемофилией. Какими будут дети, если: 1) женщина здорова и не несет ген гемофилии; 2) женщина здорова, но несет ген гемофилии; 3) женщина больна гемофилией?» Дело в том, что меня немного смутило то, что в ответе на третий пункт вопроса задачи в решебнике давался ответ «будут больны 100% детей». У меня же получилось так, что будут больны только 75% детей. Я просто немного недопонимаю: гемофилия сцеплена с Х — хромосомой, но если указывается, что человек женского пола болен гемофилией, то рецессивный ген нужно указывать в обеих Х — хромосомах или только в одной?

Антон, ну как же Вы так «немного недопонимаете». У любого организма рецессивный признак проявится фенотипически только в том случае, если он будет находиться в обеих гомологичных хромосомах, то есть только в гомозиготном состоянии. В условиях задач по генетике всегда дается лишь описание словесного «портрета» организмов, то есть указываются их фенотипы. Сложность бывает лишь с установлением генотипа организма, имеющего фенотипически выраженный доминантный признак, потому что организмы и АА, и Аа будут фенотипически неотличимы. Но организмы с проявившимся фенотипически рецессивным признаком всегда будут только аа.
В вашей задаче в пункте 3) от больной женщины (ее генотип однозначно ХаХа) и больного мужчины ХаY конечно же все дети и мальчики ХаY, и девочки ХаХа могут быть только больными гемофилией.
Антон, разберитесь с заданиями по генетике на «Сцепленное наследование» и «Наследование, сцепленное с полом», так как эта задача вовсе не на сцепленное наследование. Можете приобрести мою платную книжку: «Как быстро научиться решать задачи по генетике»

Читать еще:  Наследование по закону несовершеннолетними детьми 2020 год

В тесте попался такой вопрос.
Вероятность кроссинговера между генами А и В — 7%, между генами В и С — 10%, между генами А и С — 17%. Каков вероятный порядок расположения генов в хромосоме, если известно, что они сцеплены.
1) А-В-С; 2) А-С-В; 3) В-С-А; 4) С-А-В.
Объясните чем руководствоваться при ответе на вопрос? А что будет если гены не сцеплены?

Выражение «гены не сцеплены» относится к тем изучаемым признакам (генам), которые находятся в разных парах гомологичных хромосом (а не в одной хромосоме) и совершенно бессмысленно говорить о расстоянии между ними. Здесь же сказано, что гены сцеплены, то есть находятся в одной и той же хромосоме (то есть относятся к одной группе сцепления). Вероятность кроссинговера в % характеризует расстояние между генами в хромосоме, выражающееся в морганидах (правильнее говорить в сантиморганах, так как вся хромосома принимается за 1 морганиду). Установлено, что расстояние между генами прямо пропорционально частоте кроссинговера между ними. Поэтому здесь правильным будет ответ 1) А — B — C.

Борис Фагимович!
Почему при расстоянии между генами 50 сантиморганид и выше, мы все равно должны считать, что кроссоверных гамет не может образовываться более 50% от исходных гамет?

Егор, я давно ждал, когда найдется проницательный читатель и задаст подобный вопрос. Все вроде бы просто и не очень: надо помнить, что в профазе 1 мейоза каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид. Кроссинговер в одной паре приводит к новизне в сочетании одних аллелей, а в другой каких-то других. Поэтому чисто теоретически новых рекомбинантных гамет никогда не может образоваться больше, чем исходных не рекомбинантных.

Сцеплённое наследование генов

Уже в начале ХХ в. было признано, что законы Менделя носят всеобщий характер. Однако позже было замечено, что у душистого горошка два признака – форма пыльцы и окраска цветков – не дают независимого распределения в потомстве: потомки остались похожи на родителей. Постепенно таких исключений из третьего закона Менделя накапливалось всё больше. Стало ясно, что принцип независимого распределения в потомстве и свободного комбинирования распространяется не на все гены. Объясняется это тем, что у любого организма признаков, а соответственно генов очень много, а число хромосом невелико. Следовательно, в каждой хромосоме должно находиться очень много генов. Закономерности наследования генов локализованных в одной хромосоме были выяснены американским генетиком Т. Морганом. Предположим, что два гена – А и В находятся в одной хромосоме и организм, взятый для скрещивания, гетерозиготен по этим генам. В анафазе первого мейоза гомологичные хромосомы расходятся в разные клетки и образуется два сорта гамет вместо четырёх, как должно быть при дигибридном скрещивании в соответствии с третьим законом Менделя представлено на рисунке 11.

Рисунок 11. Третий закон Менделя

При скрещивании с гомозиготным организмом, рецессивным по обоим генам, ааbb, получается расщепление 1:1 вместо ожидаемого при дигибридном скрещивании 1:1:1:1. Такое отклонение от независимого распределения означает, что гены локализованные в одной хромосоме исследуются совместно (см. рис. 12).

Явление совместного наследования генов, локализованных в одной хромосоме, называется сцеплённым наследованием, а локализация генов в одной хромосоме – сцеплением генов. Сцеплённое наследование генов, локализованных в одной хромосоме, называют законом Моргана.

Рисунок 12. Гены, локализованные в одной хромосоме,

Все гены, входящие в одну хромосому, передаются по наследству совместно и составляют группу сцепления. Поскольку в гомологичных хромосомах находятся одинаковые гены, группу сцепления образуют две гомологичные хромосомы. Число групп сцепления соответствует числу хромосом в гаплоидном наборе (человек – 46 хромосом, 23 группы сцепления). В пределах групп сцепления в профазе первого мейоза вследствие кроссинговера происходит перекомбинация генов. Поэтому при анализе наследования сцеплённых генов было обнаружено, что в некотором проценте случаев, строго определённом для каждой пары генов, сцепление может нарушаться. Причиной нарушения сцепления служит кроссинговер – перекрест хромосом в профазе первого мейотического деления. Чем дальше друг от друга расположены гены в хромосоме, тем выше вероятность перекреста между ними и тем больше процент гамет с перекомбинированием генов, а следовательно и больший процент особей, отличных от родителей. Таким образом, кроссинговер служит важным источником комбинативной генетической изменчивости. За единицу расстояния между генами в одной хромосоме принят 1% кроссинговера, названный морганидой.

1. Сущность дигибридного скрещивания.

2. Фенотип биологического материала при дигибридном скрещивании.

3. Правило составления таблицы Паннета.

4. III – закон Менделя. Независимое комбинирование признаков.

5. Сцеплённое наследование генов.

6. Правило Моргана и его сущность.

7. Кроссинговер хромосом и его последствия.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector