Как определить расстояние между генами

Кроссинговер. Хромосомные карты. урок. Биология 10 Класс

Как определить расстояние между генами

На занятии мы рассмотрим, что такое кроссинговер. Научимся вычислять частоту рекомбинаций. Разберемся, каким образом строится хромосомная карта, и поймем, для чего она необходима в генетике.

Кроссинговер происходит в профазу I мейоза. Каждая хромосома находит гомологичную себе и сближается с ней (коньюгирует), образуется бивалент. В биваленте хромосомы удерживаются относительно друг друга в хиазмах. Хиазмы были открыты в 1909 году Франсом Янсенсом.

Генетическое значение кроссинговера разъяснил Томас Морган (рис. 1) в своем предположении:

Кроссинговер (обмен аллелями) происходит в результате разрыва и рекомбинации гомологичных хромосом во время образования хиазм.

Рис. 1. Томас Морган

При этом процессе гомологичные хромосомы могут обмениваться участками, в результате образуются новые хромосомы, содержащие гены отцовских и материнских хромосом.

Аллели, входящие в группу сцепления, у родительских особей разделяются, образуют новые комбинации генетического материала, которые попадают в гаметы, этот процесс называют генетической рекомбинацией. Потомки, которые получились из гамет с новыми сочетаниями аллелей, называются рекомбинантными.

Принцип кроссинговера

Для понятия принципа кроссинговера рассмотрим поведение пары гомологичных хромосом дрозофилы, несущих доминантные аллели серой окраски тела и длинных крыльев, с дрозофилой, несущей рецессивные аллели черной окраски тела и зачаточных крыльев, во время образования хиазм.

Скрещивание гомозиготного серого самца с длинными крыльями с черной самкой с зачаточными крыльями дало в первом поколении F1 гетерозиготных потомков с серым телом и длинными крыльями (рис. 2).

Рис. 2. Скрещивание дрозофил

При возвратном скрещивании мух из поколения F1 с гомозиготными двойными рецессивами получили:

– 965 серых мух с длинными крыльями;

– 944 черные мухи с зачаточными крыльями;

– 206 черных мух с длинными крыльями (рекомбинант);

– 185 серых мух с зачаточными крыльями (рекомбинант).

Эти результаты показывают, что гены, определяющие окраску тела и длину крыльев, сцеплены и располагаются в одной хромосоме (рис. 3).

Рис. 3. Скрещивание дрозофил

Появление мух с черным телом, длинными крыльями и мух с серым телом, зачаточными крыльями связано с кроссинговером.

Вычислим из приведенных цифр частоту рекомбинаций генов, определяющих окраску тела и длину крыльев (рис. 4).

Рис. 4. Частота рекомбинаций

Значение, полученное в результате расчета, соответствует числу рекомбинаций, происходящих при образовании гамет.

Один из учеников Т. Моргана предположил, что частота рекомбинаций указывает на линейное расположение генов на хромосоме, а также что частота рекомбинаций отображает расположение генов на данной хромосоме: чем дальше друг от друга расположены сцепленные гены, тем больше вероятность кроссинговера между ними и выше частота рекомбинаций.

Рассмотрим изображение (рис. 5).

Рис. 5. Хромосома

Вероятность кроссинговера для генов А и С выше, чем для генов В и С и пары генов А и В, потому что частота кроссинговера зависит от расстояния между генами.

Данные о частотах рекомбинации позволяют создавать генетикам карты, относительного расположения генов в хромосоме.

Хромосомные карты строятся путем прямого перевода рекомбинаций между генами в предполагаемые расстояния на хромосоме.

Если частота рекомбинаций между генами – 4 %, значит, они расположены в одной хромосоме на расстоянии 4 морганид (рис. 6).

Рис. 6. Хромосома

Морганида – единица расстояния на генетической карте.

Если частота рекомбинаций между генами – 9 %, значит, они расположены на расстоянии 9 морганид (рис. 7).

Рис. 7. Хромосома

Морганида – единица относительного (генетического) расстояния между генами, определяемая частотой кроссинговера.

Если посчитать частоту кроссинговера между двумя генами на одной хромосоме, можно определить расстояние между генами и построить хромосомную карту. Хромосомная карта представляет схему взаимного расположения генов в одной хромосоме.

Список литературы

  1. Теремов А.В., Петросова Р.А. Биология. Биологические системы и процессы. 10 класс. – М.: 2011. – 223 с.
  2. Сивоглазов В.И. и др. Биология. Общая биология. 10-11класс. Базовый уровень. – 6-е изд., доп. – М.: Дрофа, 2010. – 384 с.
  3. Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Биология. Общая биология. 10-11 класс. – М.: Дрофа, 2005. – 367 с.
  4. Пономарева И.Н. и др. Биология. 10 класс. Базовый уровень. – 2-е изд., перераб. – М.: 2010. – 224 с.
  5. Захаров В.Б. и др. Биология. Общая биология. Профильный уровень. 10 класс. – М.: 2010. – 352 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет портал «populargenetic.ru» (Источник)
  2. Интернет портал «biologylib.ru» (Источник)
  3. Интернет портал «activestudy.info» (Источник)

Домашнее задание

  1. Дайте определение процессу генетических рекомбинаций.
  2. На что указывает частота рекомбинаций?
  3. В чем измеряется расстояние между генами в хромосоме?

Источник: https://interneturok.ru/lesson/biology/10-klass/osnovy-genetiki/krossingover-hromosomnye-karty

Решение генетических задач. Сцепленное наследование

Как определить расстояние между генами

Задача1. Гены B,C и Dнаходятся в одной хромосоме. Между генами B и C кроссинговерпроисходит с частотой 6,5 %, между генами C и D – с частотой 3,7 %. Определитьвзаиморасположение генов B, C, D в хромосоме, если расстояние между генами B иD составляет 10,2 морганиды.

Решение:процент кроссинговера равен расстоянию между генами в морганидах.

Геныв хромосоме располагаются линейно. Распределим их на одной линии, всоответствии с условием задачи.Между геном B и D – 10,2 морганиды.Между B и C – 6,5 морганиды. Между C и D – 3,7 морганиды.

Задача2. Гены А и С расположены в одной группе сцепления, расстояние между ними 4,6 морганиды. Определите, какие типы гамет и в какомпроцентном соотношении образуют особи генотипа АаСс.

Решение:определяемтипы гамет. У организма с данным генотипом наблюдается неполное сцеплениегенов. Значит, он будет давать четыре типа гамет. Некроссоверные– АС и ас и кроссоверные – Ас и аС.
Определяем процентное соотношение гамет. Расстояние между генами в 4,6 морганид говорит нам о том, что вероятность кроссинговерасоставляет 4,6 %.

Таким образом, общее количество кроссоверныхгамет составит те же 4,6 %. Поскольку таких гамет у нас два типа, рассчитываемколичество каждого из них. Получаем по 2,3 % Аси аС.
Итак, всего гамет – 100%. Находим общее количество некроссоверныхгамет – 95,4 %.

Делим на два и получаем количество каждого типа некроссоверных гамет АС и ас – по 47,7%.

Ответ:данный организм будет давать четыре типа гамет. По 47,7 % некроссоверныхАС и ас и по 2,3 % кроссоверных Ас и аС.

Задача3. При скрещивании самокдрозофил, дигетерозиготных по генам А и В, с рецессивными по обоим генамсамцами получены следующие расщепления по фенотипу:

1. AB :Ab :aB :ab = 25 % : 25 % :25 % : 25 %.

2. AB :Ab :aB :ab = 47 % : 3 % :3 % : 47 %.

В каком случае наблюдаетсясвободное комбинирование, а в каком – сцепленное наследование? Определитерасстояние между генами А и В для случая сцепленного наследования. Обозначьтерасположение генов в хромосомах для всех случаев.

Решение: определяем тип наследования.

Свободное комбинирование будет иметь место в первомслучае, так как разные типы гамет образуются в одинаковых количествах. Этоговорит нам также о том, что гены расположены в разных парах хромосом.

Во втором случае образуется разное количество типовгамет. Значит, мы имеем дело со сцепленным наследованием.

Определяем расстояние между генами.
Для этого находим общее число рекомбинантных потомков. Поскольку каждого типатаких гамет образуется по три процента, то общее количество рекомбинантныхгамет составит шесть процентов. Из чего делаем вывод, что расстояние междугенами А и B6 морганид ирасполагаются они в одной паре хромосом.

Ответ: в первом случае – свободное комбинирование генов,расположенных в разных парах хромосом, во втором – сцепленное наследование.Гены A и B расположены в одной паре хромосом нарасстоянии 6 морганид.

Задача 4.

Утоматов высокий рост стебля доминирует над карликовым, а шаровидная форма плоданадгрушевидной, гены высоты стебля и формы плода сцеплены и находятся друг отдруга на расстоянии 20 морганид. Скрещенодигетерозиготное растение с карликовым, имеющим грушевидные плоды. Какоепотомство и в каком соотношении следует ожидать от этого скрещивания?

Решение:вводим буквенные обозначения генов. ПускайА – ген, отвечающий за высокий рост стебля, а– за карликовый рост. Bопределяет шаровидную форму плодов, b – грушевидную форму.

Записываемгенотипы родительских форм. Они нам известны из условия задачи.
Как мы знаем, дигетерозиготная по двумпризнакам особь будет давать четыре типа гамет в равном количестве. Но это в том случае, еслигены высоты стебля и формы плода находятся в разных парах хромосом.

В случае жесцепленного наследования,то есть когда эти гены находятся в одной паре хромосом, дигетерозиготабудет образовывать только два типа гамет: AB иab.Однако, в условии задачи сказано, что расстояние между генами роста и формыплода равно 20 морганидам.

Это означает, чтообразуется 20 % кроссоверных гамет: 10 % Ab и10 % aB.
Определяем количество некроссоверных гамет AB иab.Общее количество гамет – 100 %. Кроссоверных– 20 %. Значит, некроссоверных – 80 %.

40 % AB и 40 % ab.

Рассчитаемколичество потомков. Их будет четыре типа: высокого роста с круглыми плодами, высокогороста с грушевидными плодами, карликовых с круглыми плодами и карликовых сгрушевидными плодами.
Обратите внимание – при независимом наследовании признаков мы получили бы воттакое процентное соотношение.

Внашем же случае, когда гены находятся в одной паре хромосом, это соотношениебудет следующим.

Ответ:в потомстве следует ожидать 40 % особей высокого роста с круглыми плодами, 40 %карликовых с грушевидными плодами, 10 % высокого роста с грушевидными плодами и10 % карликовых с круглыми плодами.

Однако,не всё так просто. Насколько слово «просто» применимо к задачам на сцепленноенаследование.

Прирешении задачи мы приняли, что у одного (гетерозиготного) родителя гены A иB находилисьв одной хромосоме, а гены aи b–в другой. Но у этого родителя гены могли располагаться иначе. Кроссинговер могпроизойти где-то в предыдущих поколениях.

Тогда гены A иb были бы в одной хромосоме, а гены а и B – в другой.
В таком случае соотношения гамет были бы другими. НекроссоверныхAbиаB–по 40 %, а кроссоверных – АB и аb – по 10 %.

Соответственно,изменилось бы и процентное сочетание потомков.

Задача5. Скрещивание между гомозиготным серым длиннокрылым самцом дрозофилы игомозиготной черной самкой с зачаточными крыльямидало в F1 гетерозиготных потомков с серым телом и длинными крыльями.

Привозвратном скрещивании мух из поколения F1 с гомозиготными рецессивнымипо двум признакам особями были получены следующие результаты: серое тело,длинные крылья – 5 965, чёрное тело, зачаточные крылья – 944; чёрное тело,длинные крылья – 206, серое тело, зачаточные крылья – 185. Определитерасстояние между генами.

Неодинаковоерасщепление в потомстве при возвратном скрещивании говорит нам о том, что этосцепленное наследование.
Для того, чтобы определить расстояние между генами, нам нужно узнать проценткроссинговера. Процент кроссинговера можно найти, рассчитав процент кроссоверных гамет. Находим процент кроссоверныхгамет:

Ответ:расстояние между генами составляет 17 морганид.

Источник: https://videouroki.net/video/31-reshenie-geneticheskih-zadach-sceplennoe-nasledovanie.html

7. Определение типа наследования (сцепленное или независимое) и расстояния между генами

Как определить расстояние между генами

Для определения типа наследования необходимо выяснить количество особей, получающихся при анализирующем скрещивании.

Соотношение фенотипических классов в F1, близкое к 1:1:1:1, позволяет с большой вероятностью предположить наличие независимого наследования, а присутствие в потомстве двух фенотипов в пропорции, близкой к 1:1, указывает на сцепленное наследование. Наличие небольшого количества рекомбинантов является результатом кроссинговера.

Количество таких организмов пропорционально вероятности кроссинговера между сцепленными генами и, следовательно, расстоянию между ними в хромосоме. Это расстояние измеряется в морганидах (М) и может быть определено по формуле:

где x – расстояние между генами (в морганидах),
а и с – количество кроссоверных особей,
n – общее число особей.

Таким образом, одна морганида равна 1% кроссинговера.

Если число кроссоверных особей дано в процентах, то расстояние между генами равно сумме процентного состава.

Задача 6-12

У томата высокий рост доминирует над низким, гладкий эндосперм – над шероховатым. От скрещивания двух растений получено расщепление: 208 высоких растений с гладким эндоспермом, 9 – высоких с шероховатым эндоспермом, 6 – низких с гладким эндоспермом, 195 – низких с шероховатым эндоспермом. Определить вид наследования, генотип исходных растений и расстояние между генами.

Решение

  1. Наличие в потомстве расщепления по обоим признакам указывает на то, что в скрещивании участвовало дигетерозиготное растение.
  2. Соотношение особей, имеющих оба доминантных или оба рецессивных признака, близкое к 1:1, говорит о том, что одно из растений было гомозиготным по рецессиву (то есть, в данном случае, имело место анализирующее скрещивание), и что гены, кодирующие развитие обоих признаков, расположены в одной паре хромосом в цис-положении. Следовательно, генотип исходных особей:        и       .
  3. Схема скрещивания

  4. Сцепление не является полным, так как в потомстве присутствовало небольшое количество рекомбинантов, имеющих фенотипы низких растений с гладким эндоспермом и высоких растений с шероховатым эндоспермом, которым соответствуют генотипы        и      .

  5. Подставляя значения количества особей каждого типа в формулу (2) (см. выше), можно определить расстояние между генами и :

Ответ

Признаки роста и формы поверхности эндосперма у томата наследуются по типу неполного сцепления. Расстояние между генами, кодирующими эти признаки, составляет 3,5 морганид. Генотип исходных растений, соответственно:        и      .

Задача 6-13

Гладкая форма семян кукурузы доминирует над морщинистой, а окрашенные семена – над неокрашенными. При скрещивании растений кукурузы с гладкими окрашенными семенами и с морщинистыми неокрашенными семенами получено следующее потомство:

  • 4152 – гладких окрашенных,
  • 149 – морщинистых окрашенных,
  • 152 – гладких неокрашенных,
  • 4166 – морщинистых неокрашенных.

Определить тип наследования (сцепленное или независимое) и расстояние между генами, кодирующими форму и окраску семян у кукурузы.

Задача 6-14

При скрещивании гетерозиготной мухи с красными глазами и нормальными крыльями и мухи с пурпурными глазами и короткими крыльями получили:

  • 1109 красноглазых мух с длинными крыльями,
  • 1140 красноглазых мух с короткими крыльями,
  • 1122 пурпурноглазых мух с длинными крыльям,
  • 1160 пурпурноглазых мух с короткими крыльями.

Сцепленно или независимо наследуются гены формы крыльев и цвета глаз у дрозофилы? Какие гены являются доминантными, а какие – рецессивными?

Задача 6-15

При скрещивании самки дрозофилы, дигетерозиготной по генам и , с рецессивным самцом получено следующее расщепление по фенотипу:  :  :  :  – 47:3:3:47. Определить расстояние между генами и .

Задача 6-16

У томатов признак высокого роста () доминирует над карликовым (), а округлая форма плода () доминирует над грушевидной (). Оба гена принадлежат к одной группе сцепления. При анализирующем скрещивании получено:

  • 38% высоких растений с округлыми плодами,
  • 42% карликовых растений с грушевидными плодами,
  • 10% высоких растений с грушевидными плодами,
  • 10% карликовых растений с округлыми плодами.

Определить расстояние между генами, кодирующими рост растения и форму плодов.

Задача 6-17

При анализирующем скрещивании дигетерозиготы в потомстве произошло расщепление на четыре фенотипических класса в соотношении: 42,4% – , 6,9% – , 7,0% – , 43,7% – . Как наследуются гены? Каково расстояние между ними?

Источник: https://licey.net/free/6-biologiya/20-sbornik_zadach_po_genetike_s_resheniyami/stages/313-7_opredelenie_tipa_nasledovaniya_sceplennoe_ili_nezavisimoe_i_rasstoyaniya_mezhdu_genami.html

Сцепленное наследование генов и кроссинговер. Примеры решения типовых задач

Как определить расстояние между генами

Задача 1. От скрещивания между гомозиготным серым длиннокрылым самцом дрозофилы и гомозиготной черной самкой с зачаточными крыльями в F1 получено потомство с серым телом и длинными крыльями.

Гены окраски тела и длины крыльев наследуются сцеплено и расстояние между ними равно 19 морганид (M).

Какова вероятность в % появления черных мух с длинными крыльями при скрещивании самки дрозофилы из поколения F1 с черным самцом, имеющим зачаточные крылья.

Решение

Ген Признак

A серая окраска тела

aчерная окраска тела

B формирование длинных крыльев

bформирование зачаточных крыльев

В условии задачи указывается на то, что у особи одновременно происходит сцепление генов и кроссинговер.

P ♀ AABB x ♂ aabb

G AB, ab

F1 AaBb

A B a b

P ♀ ══ x ♂ ══

a b a b

G AB и ab – аb – гаметы мужской особи

(Некроссоверные гаметы самки)

G AbиaB

(Кроссоверные гаметы самки)

A B a b A ba B

F1 ══; ══; ══;══

a b a b a ba b

Расстояние между генами равно 19 М = 19 % кроссинговера. Вероятность появления рекомбинантных особей (черных мух с длинными крыльями) составляет: 19 % : 2= 9,5 %.

Ответ: вероятность появления черных мух с длинными крыльями – 9,5 %.

Задача 2. Расстояние между генами составляет 5,8 M. Определите в %, какие типы гамет образует особь A C

══ ?

a c

Решение

У данной особи одновременно происходит сцепление генов и кроссинговер.

Расстояние между генами 5,8 M = 5,8 % кроссинговера.

Некроссоверные гаметыACиac – (100 %– 5,8 %) : 2 = 47,1 %

Кроссоверные гаметыAcи aC – 5,8 % : 2= 2,9 %.

Ответ: кроссоверных гамет образовалось по 2,9 %, а некроссоверных – по 47,1 %.

Задача 3. Гены D и F расположены в одной группе сцепления. Между ними есть расстояние – 4,4 M. Определите % кроссоверных и некроссоверных гамет, которые образуются у особи с генотипом

D f

══.

d f

Решение

Определяем % кроссоверных и некроссоверных гамет.

Кроссоверные гаметыdF и Df –4,4 % : 2 = 2,2 %,

Некроссоверные гаметыDF и df – (100 %– 4,4 %) : 2 = 47,8 %.

Ответ: кроссоверных гамет образовалось по 2,2 %, а некроссоверных – по 47,8 %.

Задача 4. У томатов ген A определяет высокий рост стебля, а ген a– карликовость. Ген B детерминирует шаровидную форму плодов, а ген b – грушевидную их форму.

Гены высоты стебля и формы плодов сцеплены и находятся на расстоянии 20 M. Скрестили гетерозиготное по обоим признакам растение с карликовым растением, имеющем грушевидные плоды.

Какие генотипы, и в каком процентном соотношении можно получить в результате данного скрещивания?

Решение

A B a b

P ♀ ══ x ♂ ══

a b a b

Некроссоверные гаметы – AB и ab, а ,соответственно, и некроссоверные типы потомков образуются с частотой (100 % –20 % = 80 %) : 2 = 40 %.

Кроссоверные гаметы – Ab и aB, а, соответственно, и кроссоверные типы потомков образуются с частотой 20 % : 2 = 10 %

A B a b A b a B

F1 ══; ══; ══; ══

a b a b a b a b

40 % 40 % 10 % 10 %

Ответ: генотипы AaВb и aabb составляют по 40 %; генотипы Aabb и aaBb – по 10 %.

Задача 5. Резус-положительность и аномальная форма эритроцитов определяются доминантными аутосомными генами, соответственно, Rh+ и A, расположенными на расстоянии 3-х морганид (М) друг от друга. Один из супругов гетерозиготен по обоим признакам.

При этом резус-положительность он унаследовал от одного родителя, а аномальную форму эритроцитов – от другого. Второй супруг резус-отрицателен (rh-) и имеет нормальные эритроциты (a).

Какова вероятность в процентах рождения в семье ребенка, имеющего положительный резус-фактор и эритроциты нормальной формы?

Решение. Поскольку один из супругов гетерозиготен по обоим признакам и резус-положительность он унаследовал от одного родителя, а аномальную форму эритроцитов от другого, следовательно, его генотип:

Rh+ a

══

rh-A

Rh+ a rh- a

P ♀ ══ x ♂ ══

rh-A rh- a

G Rh+ a и rh-A

(Некроссоверные гаметы)

rh- a – гаметы мужской особи

rh- a и Rh+ A

(Кроссоверные гаметы)

Rh+a rh-A rh- a Rh+A

F1 ══;══; ══; ══.

rh- a rh- a rh- a rh- a

Согласно условию задачи расстояние между доминантными генами Rh+ и Aсоставляет 3 М, что соответствует 3 % кроссинговера. Следовательно, кроссоверные гаметы, rh- a и Rh+ A , а соответственно и кроссоверные типы потомков образуются с частотой 3 % : 2 = 1,5 %. Некроссоверные гаметы –

Rh+a и rh-A а, соответственно, и некроссоверные типы потомков образуются с частотой – (100 % – 3 %): 2 = 48,5 % .

Ответ: вероятность рождения в семье ребенка, имеющего положительный резус-фактор и эритроциты нормальной формы (Rh+rh-аа) составляет 49 %.

Задача 6. Катаракта и полидактилия определяются доминантными аутосомными генами, соответственно A и B, расположенными на расстоянии 32-х морганид.

Один из супругов гетерозиготен по обоим признакам, при этом катаракту он унаследовал от одного родителя, а полидактилию – от другого. Второй супруг имеет нормальный хрусталик и нормальную кисть.

Какова вероятность в процентах рождения ребенка с нормальным хрусталиком и нормальной кистью?

Решение. Поскольку один из супругов гетерозиготен по обоим признакам, и катаракту унаследовал от одного родителя, а полидактилию от другого, то его генотип: A b

══

a B

A b a b

P ♀ ══ x ♂══

a B a b

G AB, ab

(Кроссоверные гаметы)

аb – гаметы мужской особи

Ab, aB

(Некроссоверные гаметы)

A B a b A b a B

F1 ══; ══; ══;══.

A b a b a b a b

Согласно условию задачи, расстояние между доминантными генами A и Bсоставляет 32 М, что соответствует 32 % кроссинговера. Следовательно, кроссоверные гаметы AB, ab, а соответственно и кроссоверные типы потомков образуются с частотой 32 % : 2 = 16 %, а некроссоверные гаметы – Ab, aB, а соответственно, и некроссоверные типы потомков встречаются с частотой (100 % – 32 %): 2 = 34 %.

Ответ: вероятность рождения в семье ребенка с нормальным хрусталиком и нормальной кистью (aabb)составляет 16 %.

Задача 7. Гладкая форма семян кукурузы доминирует над морщинистой, окрашенные семена доминируют над неокрашенными. Оба признака сцеплены.

При скрещивании кукурузы с гладкими окрашенными семенами с растением, имеющим морщинистые неокрашенные семена, получено потомство: окрашенных гладких – 4152 особи, окрашенных морщинистых – 149, неокрашенных гладких – 152, неокрашенных морщинистых – 4163. Определите расстояние между генами. Расстояние между генами вычисляется по формуле:

a+b

Х= ––––

n

a– число кроссоверных особей одного класса; b – число кроссоверных особей другого класса;

n – общее число особей; Х – % кроссинговера между генами (расстояние между генами в % кроссинговера).

152+149

Х=––––––––– =3,5 % (3,5 М)

Ответ: расстояние между генами составило 3,5 М (морганиды).

Предыдущая14151617181920212223242526272829Следующая

Дата добавления: 2015-09-11; просмотров: 15931; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/5-17896.html

§ 17. Определение расстояния между генами в хромосоме по результатам анализирующего скрещивания. Составление генетических карт хромосом

Как определить расстояние между генами

Прирешении задач предыдущего параграфамы исходили из того, что генетическиекарты хромосом уже имеются. Это позволялонам, путем вычисления, установитьпроценты кроссоверных и некроссоверныхгамет.

Однако у многих объектов гены некартированы. В генетике человекасоставление гене­тических карт тольконачинается.

Поэтому важно ознакомить­сяи с задачами по определению расстояниямежду генами и составлению генетическихкарт хромосом.

Длярешения вопроса, относятся ли два генак одной или разным группам сцепления идля определения расстояния между двумягенами одной и той же группы сцепления,ста­вится опыт дигибридногоанализирующего скрещивания.

Под­счетфенотипов потомства с последующимипростыми вычис­лениями позволяетответить на оба поставленных вопроса.У человека дело обстоит сложнее. Нужновыбирать такие ро­дословные, в которыхесть браки, соответствующие требова­ниямдигибридного анализирующего скрещивания.

Относи­тельная редкость браков такогорода затрудняет определение группсцепления и расстояний между генами.

Удрозофилы для анализирующего скрещиванияберут дигибридную по исследуемым генамсамку и скрещивают ее с рецессивнымсамцом. Чтобы показать, какие при этоммогут быть получены результаты, разберемзадачи 95 и 96.

Поусловиям задачи 95 дигетерозиготная погенам А и В самка (генотип АаВb) скрещенас рецессивным по обоим ге­нам самцом(aabb).

Если гены находятся в разных хромосо­мах,то при образовании самкой гамет геныбудут свободно комбинироваться и мыполучим четыре типа гамет (АВ, Аb, аВ, аb)в равных количествах (по 25% каждоготипа).

Самец образует один тип гамет —ab,который не будет влиять на фенотиппотомства, так как оба гена в сперматозоидахрецессивны. Вследствие этого фенотиппотомства будет целиком оп­ределятьсягенами, находящимися в гаметах самки.Результаты скрещивания можно представитьв виде схемы (см. схе­му 40).

Схема40. Анализирующее дигибридное скрещиваниепри свободном комбинировании.

Рассматриваясхему 40, нужно обратить внимание наследующие два итога. Во-первых, формулафенотипов первого по­коления прианализирующем скрещивании (АВ, Ab, аВ,ab) полностью совпадает с формулами гаметсамки. Из этого вид­но, что анализирующеескрещивание дает возможность уста­новитьпо фенотипу потомства формулы гаметсамок.

Во-вто­рых, при анализирующемскрещивании все четыре фенотипа потомковпоявляются в равных количествах (по25%).

Это характерно для свободногокомбинирования генов, и доказы­вает,что гены А и В локализованы в разныххромосомах (если гены А и В находятся водной хромосоме на большом рассто­яниидруг от друга, расщепление в первомпоколении получается близким к расщеплениюпри свободном комбинировании генов).

Разберемзадачу 96. Дигетерозиготная по генам Ми N самка дрозофилы скрещена с рецессивнымсамцом. При этом получено следующеерасщепление по фенотипу:MN —47%; Mn— 3%; mN — 3%; mn — 47%.Представим данные опыта в виде генетическойсхемы (см. схему 41).

Схема41. Анализирующее дигибридное скрещиваниепри сцеплении генов.

Отметимзначительное различие в числе особейразных фенотипов. Отношение фенотиповвF1составляет в процентах— 47 : 3 : 3 : 47, вместоожидаемого при свободном комбинирова­нииотношения 25 : 25 : 25 : 25.

Это свидетельствуето том, что гены М и N наследуются сцепленно,то есть находятся в од­ной и той жехромосоме.

Данные задачи 96 позволяютответить еще на два вопроса: 1) каккомбинируются доминантные и рецессивныеаллели в парных хромосомах; 2) на какомрас­стоянии они находятся?

Вусловиях задачи не указано, как расположеныгены М,m, N, nв парных хромосомах самки, но по фенотипупотомства видно, что гены М иN,а такжеmи п обнаруживают вы­сокую степеньсцепления 47+47=94%. Следовательно, в парныххромосомах самки ген М комбинируетсяс Nmс n.

Генотипсамки

Расстояниемежду генами М и N определяется посуммарному проценту рекомбинантов.Особей Мп, возникших из кроссоверныхгамет 3% и особейmN,тоже 3%. Таким образом общее количестворекомбинантов 6% и расстояние междуге­нами М и N (а также m и n) равно 6морганидам.

Взадаче 102 б) рассматривается особыйслучай анализирующего скрещивания.Дигетерозиготная самка скрещивает­сяс доминантным (а не рецессивным) по обоимпризнакам самцом. Скрещивание такогорода позволяет анализировать генотипсамки только в том случае, если генылокализованы в Х-хромосоме.

Разберемзадачу. У дрозофилы рецессивный генcut(с) обусловливает вырезки на крыльях, арецессивный генtan (t)— смуглее тело. Оба гена локализованыв Х-хромосоме. Можно ли установитьрасстояние между генамиcut,скре­щивая дигетерозиготную самку сдоминантным по обоим ге­нам самцом.Чтобы ответить на этот вопрос рассмотримсхе­му скрещивания (см. схему 42). Дляупрощения рассуждений при

разборезадачи примем, что самка имеет генотип

Схемапоказывает, что все самки первогопоколения имеют оба доминантных признака.Это вполне понятно, так как все ониполучили Х-хромосому с двумя доминантнымигенами от отца.

Эти гены проявят своедействие независимо от того, с какимтипом яйцеклеток матери они сольютсяпри оплодотворении. Другими словами,фенотип дочерей в этом опыте определяетсяотцом. Сыновья в этом опыте получают ототцд Y-хромосому, не несущую аллелей С,с и Т, t.

Поэтому их фенотип целикомопределяется генами, полученными черезяйцеклетку матери, и их расщепление пофенотипу будет отражать количествонекроссоверпых и кроссоверных гамет уматери.

Таким образом, при постановкеанализирующего скрещивания дигибриднойсамки с доминантным самцом для исследованиясцепления генов, локализованных вХ-хромосоме, следует учи­тыватьрасщепление только среди сыновей.

Условиязадачи 102 в), в которой сказано, что числорекомбинантов среди сыновей составляет3,75%Ctи 3,75% сТ, позволяют утверждать, что геныс и t расположены в Х-хромосоме нарасстоянии 3,75+3,75=7,5 морганид.

Разберемодну из сложных задач этого параграфа.В задаче 104 требуется определитьрасстояние между двумя генами изХ-хромосомы человека: геном, обуславливающимцветовую слепоту (с) и геном мышечнойдистрофии Дюшена (d).

Схема42. Анализирующее скрещивание дигибриднойсамки с доминантным самцом, при локализациигенов в Х-хромосоме.

Согласнородословной муж и жена здоровы и обладаютнормальным цветовым зрением. Данысведения о родителях жены: ее отецстрадал мышечной дистрофией, а матьнарушением цветового зрения.

Даны такжесведения об их потомст­ве.

Из одиннадцатидетей, родившихся в этой семье, 3 дочерии 1 сын нормальны по обоим признакам, 3сына страдали мы­шечной дистрофией,3 сына — цветовой слепотой, и один сын— обоими болезнями.

Определимгенотипы родителей. Так как по генам,локализованным в Х-хромосоме, мужгемизиготен, то его генотип оп­ределяетсяпо фенотипу. В единственной Х-хромосомеон име­ет гены С иD.Чтобы установить генотип жены, нужноисполь­зовать как сведения о детях,так и сведения о родителях же­ны.

Сведения о дочерях не могут иметьзначения для опреде­ления генотипаматери, так как дочери получили Х-хромосомус двумя доминантными генами от отца,что и определяет их фенотип, независимоот того, какие гены они получили отматери.

Напротив, сыновья получили ототца Y-хромосому, в которой нет интересующихнас локусов, и их фенотип цели­комзависит от того, какие гены получилиони с Х-хромосомой матери. По расщеплениюу сыновей нетрудно видеть, что их мятьгетерозиготна по обоим генам(CcDd).

Чтобы сказать, как комбинируются этигены в двух Х-хромосомах женщины, нужноиспользовать сведения о ее родителях.Ее отец стра­дал мышечной дистрофией,но имел нормальное зрение. Сле­довательноженщина получила от своего отца егоединствен­ную Х-хромосому с генамиCd.

А поскольку она дигетерозиготна, онадолжна была получить от своей материХ-хромосо­му с генами —cD.Таким образом, генотипы жены и мужамо­гут быть представлены формулами:

Очисле кроссоверных и некроссоверныхгамет женщины можно судить по фенотипуее сыновей. Из некроссоверных гаметразвились: 3 сына с дистрофией и 3 сцветовой слепотой (всего 6). Из кроссоверных— 1 имеющий обе патологи и 1 здоровый (2рекомбинанта). Теперь, для определениярасстояния между генамиcudузнаем, какой процент составляюткроссоверные гаметы из общего числагамет, давших сыновей:

100х 2/8= 25 морганид

Оценкадолжна рассматриваться как приблизительная,в связи с малым числом особей, по которымпроизведено вычисление.

Разберемзадачу 107 а). В задаче даны расстояниямежду генами, локализованными в однойи той же хромосоме. РасстояниеLMравно 5 морганид,a MN— 3 морганиды. Опреде­лить расстояниемеждуLи N.

Решениеэтой задачи основывается на законелинейного расположения генов в хромосоме(закон Моргана). Если три точки (А, В и С)расположены на прямой линии, то расстоя­ниеАС равно либо сумме, либо разностирасстояний АВ и ВС.

АС= АВ ± ВС

Этаформула, являющаяся количественнымвыражением зако­на Моргана, позволяетдать два возможных вариантавзаимо­расположения трех точек напрямой (см. схему 43).

АВ+ВС=5+3 А В С__

АВ—ВС=5-3 А С В_________

Схема43. Определение расстояния между тремягенами

Источник: https://studfile.net/preview/2243597/page:7/

Сцепленное наследование

Как определить расстояние между генами

 Автор статьи — Саид Лутфуллин.

После открытия законов наследственности Менделя стали замечать, что не всегда эти законы срабатывают.

Например: скрестили дигетерозиготную самку дрозофилы с серым телом и нормальными крыльями с самцом с черным телом и укороченными крыльями.

Серое тело и нормальные крылья – доминантные признаки.

По законам Менделя схема скрещивания такая:

 

 

Но практический результат скрещивания отличается.

Как правило, в потомстве наблюдается расщепление 1:1,

фенотипы потомства: серое тело, нормальные крылья и черное тело, укороченные крылья.

Не срабатывает закон независимого наследования. Почему же так? Неужели законы Менделя действительно не работают? Конечно же, нет, законы природы, могут быть «нарушены», только если это позволяет другой закон (исключение из правила).

Давайте разберемся…

  • информацию о каждом признаке несет определенный ген;
  • гены находятся в хромосомах.

Естественно, что количество хромосом значительно меньше количества генов, поэтому в одной хромосоме закодировано несколько генов.

Гены, находящиеся в одной хромосоме наследуются вместе, то есть сцеплено.

А гены, находящиеся в разных хромосомах наследуются независимо,

так как при гаметогенезе хромосомы распределяются случайно, следовательно, два несцепленных гена могут попасть вместе в одну гамету гамете, а могут и нет.

Гены, находящиеся в одной хромосоме, обязательно окажутся в одной гамете.

В примере, который мы рассмотрели ранее, мы можем заметить: серое тело наследуется вместе с нормальные крыльями, а черное тело наследуется вместе с укороченными крыльями.

Гены цвета тела и длины крыльев находятся в одной хромосоме.

Самка дигетерозиготна, есть две гомологичные хромосомы:

в одной из гомологичных хромосом закодированы гены серого тела и нормальных крыльев,

в другой — гены черного тела и укороченных крыльев

Но получается всего два вида гамет  — признаки цвета тела и размера крыльев «неделимы»

Отцовская особь по этим признакам дигомозиготная:

в одной гомологичной хромосоме гены черного тела и укороченных крыльев,

и в другой гомологичной хромосоме так же.

Все признаки, закодированные в одной хромосоме, образуют так называемую группу сцепления.

Признаки из одной группы сцепления наследуются вместе.

 
И как можно догадаться,

количество групп сцепления равно количеству хромосом в гаплоидном наборе.

Примеры задач

Задача 1: 

Немного другое оформление: сцепленные признаки записываются на «палочках», например генотип самки из нашей задачи следует записать вот так:

  • палочки означают гомологичные хромосомы, в которых локализованы гены
  • буквы по одну сторону от палочек обозначают сцепленные друг с другом гены.

То есть запись говорит:

признаки АВ сцеплены друг с другом; признаки ab так же сцеплены друг с другом

  • положение генов в генотипе 1) называется цис-положением: AB \\ ab (доминантные признаки на одной хромосоме, рецессивные на другой)
  • положение 2) называется транс-положением: Ab \\ aB.

Разберем на примере: 

1) В условии задачи сразу указаны все  признаки, заполним таблицу:

Ген

Признак

А

Гладкие семена

а

Морщинистые семена

B

Усики есть

b

Усиков нет

2) Первое растение дигетерозиготно, сказано, что доминантные признаки локализованы в одной хромосоме, то есть сцеплены. Причем доминантные признаки находятся на одной гомологичной хромосоме, следовательно на другой гомологичной хромосоме располагаются рецессивные признаки (цис-положение). Генотип первого растения: AB \\ ab.

 
Получаем всего два вида гамет (так как признаки сцеплены):

AB и ab.
 

3) Так как у второго растения проявились рецессивные признаки, делаем вывод, что оно дигомозиготно. И его генотип:  ab\\ab.  Образуется только один сорт гамет: ab.

4) Наконец, составим схему скрещивания:

 

 

И ответим на последний вопрос задачи — про закон: 

проявляется закон сцепленного наследования, он гласит: гены, локализованные в одной хромосоме образуют группу сцепления и наследуются вместе.

Но случается, что даже гены из одной группы сцепления (локализованные в одной хромосоме) наследуются раздельно, то есть «расцепляются».

Для примера, возьмем скрещивание из предыдущей задачи.

При таком же скрещивании может получиться и 4 фенотипические группы (вместо положенных 2) в потомстве, как и при независимом наследовании. Это объясняется возможностью кроссинговера между гомологичными хромосомами (тем, кто не понимает о чем речь, советую прочитать статью кроссинговер).

Допустим если у особи признаки AB сцеплены, то при образовании гамет, если произойдет кроссинговер, есть вероятность, что участок хромосомы, в котором закодирован один из генов «перескочит» на другую гомологичную хромосому, и сцепление нарушится. На примере нашей задаче, в случае кроссинговера скрещивание будет следующим:

 

 

У дигетерозиготного растения образуется еще два сорта гамет, за счет кроссинговера. Гаметы, при образовании которых, произошел кроссинговер (в данной задаче это Ab и aB) называются кроссоверными. Статистически процент кроссоверных гамет меньше некроссоверных.

Чем дальше друг от друга находятся гены в хромосоме, тем больше вероятность того, что сцепленные гены, будут «разлучены» при рекомбинации, происходящей во время кроссинговера.

И соответственно, чем ближе друг к другу расположены гены в хромосоме, тем вероятность их разъединения.

Эта зависимость вероятности разделения генов кроссинговером и расстояния между генами оказалась настолько «удобной», что расстояние между генами измеряют в процентах вероятности их разъединения при кроссинговере. По формуле:

Где:
 

  • x – вероятность разъединения генов в процентах,
  • а – количество особей, образовавшихся из кроссоверных гамет, n – количество всех особей.
  • И 1% вероятности разъединения генов приняли за единицу расстояния между этими генами.

Единица эта называется морганида. Назвали единицу в честь известного генетика Томаса Моргана, который изучал это явление

1 морганида = 1% вероятности, что сцепленные гены, в результате кроссинговера, окажутся на разных гомологичных хромосомах

Задача 2:

 
1) Составим таблицу признаков

Ген

Признак

А

Высокий рост

а

Низкий рост

B

Гладкий эндосперм

b

Шероховатый эндосперм

2) Раз в условии сказано, что провели анализирующее скрещивание, значит второе растение дигомозиготно по рецессивным признакам, его генотип: ab \\ ab.

3) В потомстве получили 4 фенотипических группы. Так как спризнаки сцеплены, то очевидно имел место кроссинговер. Так же появление четырех фенотипических групп при анализирующем скрещивании указывает на дигетерозиготность первого растения. Значит, его генотип: либо AB \\ ab, либо Ab \\ aB.

Чтобы определить в каком положении гены — цис или транс, надо посмотреть на соотношение в потомстве. Процент кроссоверных гамет меньше некроссоверных, поэтому особей, получившихся из некроссоверных гамет больше.

Эти особи: 208 высоких растений с гладким эндоспермом, 195 – низких с шероховатым эндоспермом

У них доминантный признак унаследовался с доминантным, а рецессивный с рецессивным. Следовательно гены у родительской дигетерозиготной особи в цис-положении: AB \\ ab.

4) Схема скрещивания:

 

 

Красным отмечены кроссоверные гаметы и особи, полученные из них. Этих особей меньше, так как кроссоверных гамет образуется меньше. Если бы у родительской дигетерозиготной особи гены были бы в транс положении, в потомстве наоборот образовалось бы больше особей с признаками: высоких  шероховатых, и низких  гладких.

5) Определим расстояние между генами.

Для этого вычислим вероятность того, что признаки окажутся разделенными в результате кроссинговера.

По формуле:

x= 9 + 6208+ 195+ 9 + 6 ×100%= 15418 ×100%=3,59%

То есть расстояние между генами = 3,59 морганид.

Обсуждение: “Сцепленное наследование”

(Правила комментирования)

Источник: https://distant-lessons.ru/sceplennoe-nasledovanie.html

Кабинет Адвоката
Добавить комментарий