Закон томаса моргана о сцепленном наследовании


ГЕНЫ И КРОССИНГОВЕР

Закон Моргана

В начале XX в., когда генетики стали проводить множество экспериментов по скрещиванию на самых различных объектах (кукуруза, томаты, мыши, мушки дрозофилы, куры и др.), обнаружилось, что не всегда проявляются за­кономерности, установленные Менделем. Например, не во всех парах алле­лей наблюдается доминирование. Вместо него возникают промежуточные ге­нотипы, в которых участвуют оба аллеля. Обнаруживается также много пар генов, не подчиняющихся закону независимого наследования генов, осо­бенно если пара аллельных генов находится в одной и той же хромосоме, т.е. гены как бы сцеплены друг с другом. Такие гены стали называть сцепленными.

Механизм наследования сцепленных генов, а также местоположение сцепленных генов установил американский биолог Томас Морган (1865-1945). Он показал, что закон независимого наследования, сформулированный Мен­делем, действителен только в тех случаях, когда гены, несущие данные незави­симые признаки, локализованы в разных негомологичных хромосомах. Если же гены находятся в одной и той же хромосоме, то наследование признаков происходит совместно, т.е. сцепленно. Это явление стали называть сцепленным наследованием, а также законом сцепления или законом Моргана.

Закон сцепления гласит: сцепленные гены, располагающиеся в одной хромосоме, наследуются совместно.
Все гены, входящие в одну хромосому, наследуются вместе.

Примеров сцепленного наследования генов известно очень много. На­пример, у кукурузы окраска семян и характер их поверхности (гладкие или морщинистые), сцепленные между собой, наследуются совместно. У душисто­го горошка (Lathyrus odoratus) сцепленно наследуются окраска цветков и форма пыльцы.

Сцепленные гены располагаются на одной и той же хромосоме. Все ге­ны одной хромосомы образуют единый комплекс — группу сцепления. Они обычно попадают в одну половую клетку — гамету и наследуются вместе. По­этому гены, входящие в группу сцепления, не подчиняются третьему закону Менделя о независимом наследовании. Однако полное сцепление генов встречается редко. Если гены располагались близко друг к другу, то они могли дол­го оставаться в одной хромосоме и потому будут передаваться по наследству вместе, а если расстояние между двумя генами на хромосоме велико, то суще­ствует большая доля вероятности, что они могут разойтись по разным гомо­логичным хромосомам. В этом случае гены подчиняются закону независимо­го наследования.

Таким образом, третий закон Менделя отражает частое, но не абсолют­ное явление в наследовании признаков.

Основные доказательства передачи наследственности были получены
в экспериментах Моргана и его сотрудников.

Науколандия

Статьи по естественным наукам и математике

Закон Моргана

Закон Томаса Моргана также известен как закон сцепленного наследования. Согласно закону Моргана находящиеся в одной хромосоме гены образуют группу сцепления и часто наследуются совместно. При этом сила сцепления зависит от расстояния между генами в хромосоме.

Закон Моргана противоречит третьему закону Менделя, согласно которому гены наследуются независимо друг от друга. Дело в том, что каждый из данных законов имеет разное место применения. В одном случае – для генов, содержащихся в одной хромосоме. Во другом – для генов, находящихся в разных хромосома.

Сцепленное наследование возможно только для генов, локализованных в одной хромосоме. Однако оно может нарушаться в результате такого процесса как кроссинговер. Кроссинговер — это обмен равноценными участками между гомологичными хромосомами. Кроссинговер происходит во время профазы I мейоза. В эту фазу клеточного деления гомологичные хромосомы конъюгируют (сближаются и соединяются).

Если между гомологичными хромосомами произошел кроссинговер, то сцепление между генами нарушается, ранее сцепленные аллели разных генов оказываются в разных гомологичных хромосомах. Образуются новые комбинации генов.

Пример. У мушки дрозофилы цвет тела определяется геном, имеющим аллели A (серое тело) и a (черное тело). Длина крыльев определяется другими аллельными генами: B (длинные), b (короткие). В большинстве случаев серые мухи имеют длинные крылья, а черные – короткие. Это говорит о том, что гены A и B сцеплены между собой, т. е. локализованы в одной хромосоме. В свою очередь гены a и b также сцеплены.

При скрещивании генотипов AABB и aabb в первом поколении все мушки будут серые с длинными крыльями (AaBb). Данный результат ничего не говорит о том, сцеплены гены или нет. Он будет одинаков в любом случае. Если гены сцеплены, то в одно хромосоме будут гены A и B от одного родителя, в гомологичной хромосоме – a и b (эта хромосома досталось от другого родителя).

Если бы гены A и B были локализованы не в одной хромосоме, а в разных негомологичных, то с равной вероятностью ген A мог оказаться в гамете как с геном b, так и с геном B. Тогда во втором поколении наблюдалось бы стандартное менделевское расщепление по фенотипу: 9A-B- : 3A-bb : 3aaB- : 1aabb (вместо черточек может быть как доминантный так и рецессивный аллель). То есть 6 из 16 мух имели бы рекомбинантные признаки – серое тело короткие крылья и черное тело длинные крылья.

Однако количество кроссоверных мушек существенно меньше, что говорит о сцеплении генов, когда доминантный ген A преимущественно наследуется совместно с геном B, рецессивный ген a совместно с рецессивным геном b. Наличие же кроссоверных организмов говорит о том, что сцепление между A и B, а также a и b не полное.

Если в результате кроссинговера появилась хромосома, содержащая гены A и b (или a и B), то в дальнейшем уже они будут наследоваться совместно, т. е. образуют новую группу сцепления.

Процент кроссинговера зависит от степени удаленности генов в одной хромосоме. Чем гены дальше друг от друга, тем меньше они сцеплены между собой, т. е. существует большая вероятность обмена участком с гомологичной хромосомой. Близко близко расположенные гены почти всегда наследуются согласно закону Моргана.

Анализ частоты кроссинговера позволяет строить генетические карты. Расстояние между генами измеряется в сантиморганидах (или просто морганидах). При этом если кроссоверных гамет 1%, то расстояние между генами считают равным 1 морганиде. Это значит, что гены расположены достаточно близко друг к другу, и кроссинговер между ними редок. Если расстояние между генами равно 25 морганид, то вероятность получить кроссоверный организм равна 25%, т. е. гены локализованы в одной хромосоме достаточно далеко друг от друга.

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.

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 признаков

Сцепленное наследование признаков

1. Все ли гены клетки «работают» одновременно?
2. Сильно ли различается число хромосом в клетках разных видов живых организмов?

В начале XX столетия стало очевидным, что Г. Мендель открыл единые закономерности наследственности для всех живых организмов. Но вместе с тем стали накапливаться сведения о том, что в некоторых случаях расщепление происходит не по правилам Г. Менделя. Например, у душистого горошка два признака — форма пыльцы и окраска цветков — не дают независимого расщепления в потомстве в соотношении 3 : 1, и потомки остаются похожими на родительские особи. При анализе этого явления оказалось, что ген формы пыльцы и ген окраски цветка лежат в одной хромосоме. Действительно, генов, кодирующих различные признаки, у любого организма очень много. Так, по приблизительным расчетам у человека около 100 000 генов, а видов хромосом только 23. Таким образом, все десятки тысяч генов умещаются в этих хромосомах. Каковы же принципы наследования генов, расположенных в одной хромосоме? Современная хромосомная теория наследственности создана выдающимся американским генетиком Т. Морганом.

Основным объектом, с которым работали Т. Морган и его сверстники, была плодовая мушка дрозофила, имеющая диплоидный набор из 8 хромосом. Эксперименты показали, что гены, находящиеся в одной хромосоме, при мейозе попадают в одну гамету, т. е. наследуются сцепленно. Это явление получило название закона Моргана. Было также показано, что у каждого гена в хромосоме есть строго определенное место — локус.

Однако в экспериментах Моргана выяснилось, что среди гибридов второго поколения обязательно есть малое число особей с перекомбинацией тех признаков, гены которых лежат в одной хромосоме. Как это можно объяснить?

Оказалось, что во время профазы первого деления мейоза гомологичные хромосомы (т. е. идентичные хромосомы одной пары) конкуруют между собой. В этот момент они могут разрываться в месте контакта и обмениваться гомологичными участками. Это явление обмена аллельными генами между двумя гомологичными хромосомами получило название перекреста (рис. 53). Частота перекреста для различных генов оказалась различной. Чем дальше друг от друга в хромосоме расположены гены каких-либо двух признаков, тем выше вероятность перекреста между ними. Это происходит потому, что близко расположенные гены имеют больше вероятности оказаться вместе, так как они редко разделяются при перекресте.

Перекрест служит важным источником генетической изменчивости, потому что при нем образуются две хромосомы, содержащие в себе гены обеих исходных хромосом.

К настоящему времени хромосомы многих видов бактерий, растений и животных изучены. Определены локусы различных генов, причем было доказано, что гены в хромосомах расположены линейно, друг за другом.

Сейчас ведется очень трудная и длительная работа по составлению генных карт человека.

Знание того, в какой хромосоме и в какой ее части находится тот или иной ген, может помочь в борьбе с самыми различными, пока неизлечимыми, болезнями человека.

Сцепленное наследование. Закон Моргана. Локус гена. Перекрест.


1. Что собой представляют хромосомы?
2. Почему не всегда соблюдается правило независимого наследования признаков Г. Менделя?
3. Когда происходит перекрест? В чем его суть и биологическое значение?

Каменский А. А., Криксунов Е. В., Пасечник В. В. Биология 9 класс
Отправлено читателями с интернет-сайта

Онлайн библиотека с учениками и книгами, плани-конспекти уроков с Биологии 9 класса, книги и учебники согласно календарного плана планирование Биологии 9 класса

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.

Урок с мультимедийным сопровождением «Сцепленное наследование признаков»

Разделы: Биология

Методическая цель: Ознакомить с некоторыми аспектами применения компьютерных моделей на уроках биологии.

Задачи урока:

  • Продолжить формирование знаний о локализации генов в хромосомах.
  • Раскрыть сущность явления сцепленного наследования – закона Т. Моргана.
  • Объяснить причины нарушения сцепления генов.
  • Оборудование: презентация ( приложение 1 ), презентационное оборудование, тетради, канцелярские принадлежности, карточки с задачами.

    Три к одному — какой закон!

    Как много дум наводит он.

    Эти слова из песни студентов-генетиков Санкт-Петербургского университета. Как Вы думаете, о чем эта песенка?

    Считается, что только тот владеет основами генетики, для кого один из выводов Г. Менделя -3:1- ясен, “как простая гамма”.

    А сколько законов г. Менделя Вам известно?

    Изучение нового материала.

    Мендель изучил наследование только семи пар признаков у душистого горошка. Его законы подтвердились на самых разных видах организмов, т. е. было признано, что эти законы носят всеобщий характер.

    Однако в 1906 году английские генетики В. Бетсон и Р. Пеннет, проводя скрещивание растений душистого горошка и анализируя наследование формы пыльцы и окраски цветков, обнаружил, что эти признаки не дают независимого распределения в потомстве. Потомки всегда повторяли признаки родительских форм.

    Постепенно исключений из третьего закона Менделя накапливалось все больше. Стало ясно, что не для всех генов характерно независимое распределение в потомстве и свободное комбинирование.

    . Какое предположение можно сделать из этих сведений?

    Признаков много, хромосом немного.

    Сегодня мы с Вами познакомимся с особенностями локализации генов в хромосомах, изучим закон Т.Х. Моргана и постараемся объяснить причины нарушения закономерностей наследования, открытых Г. Менделем.

    Тема нашего сегодняшнего урока “Сцепленное наследование”.

    Действительно, у любого организма признаков очень много, а число хромосом невелико.

    В каждой хромосоме должно локализоваться много генов. Каковы же закономерности наследования генов, локализованных в одной хромосоме? Вопрос этот был изучен выдающимся американским генетиком, лауреатом Нобелевской премии Томасом Хантом Морганом.

    Давайте рассмотрим рисунок на слайде, показывающий, как наследуются гены, расположенные в одной хромосоме.

    . Сколько сортов гамет образует организм, гетерозиготны по двум парам аллельных генов, расположенных в одной хромосоме?

    Перерисуйте схему, используя свои обозначения.

    Давайте попробуем дать объяснение этого явления, вспомнив механизм образования половых клеток.

    Учащиеся работают с текстом учебника, анализируют. Решают проблемную ситуацию.

    Явления совместного наследования признаков Т. Морган называл сцеплением. Материальной основой сцепления генов является хромосома. Гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно и образуют одну группу сцепления. Поскольку гомологичные хромосомы имеют одинаковый набор генов, количество групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом.

    Явление совместного наследования генов, локализованных в одной хромосоме, называют сцепленным наследованием.

    Сцепленное наследование генов, локализованных в одной хромосоме, называют законом Моргана.

    Таким образом, третий закон Менделя применим лишь к наследованию аллельных пар, находящихся в негомологичных хромосомах.

    Число групп сцепления у данного вида организмов соответствует числу хромосом в гаплоидном наборе.

    . Так, у человека 46 хромосом в диплоидном наборе — 23 группы сцепления, у дрозофилы 8 хромосом — 4 группы сцепления, у гороха 14 хромосом — 7 групп сцепления.

    Создание проблемной ситуации

    У кукурузы доминантные гены коричневой окраски и гладкой формы семян сцеплены и локализованы в одной хромосоме; рецессивные гены белой окраски и морщинистой формы семян – в другой гомологичной хромосоме.

    При анализирующем скрещивании дигетерозиготного растения с коричневыми гладкими семенами (из F1) с чистосортным растением, дающим белые морщинистые семена, получено 4000 семян, похожих на родительские формы, 152 белых гладких и 149 коричневых морщинистых. Объясните результаты скрещивания. Что могло произойти с генами, отвечающими за окраску и форму семян кукурузы, если в результате появились семена с перекомбинированными признаками? (Ответ ищите на стр. 283 учебника.)

    ВЫВОД: сцепленное наследование может нарушаться.

    Задание: вспомнив профазу первого мейотического деления, давайте найдем причину нарушения сцепления генов. (Можно обратиться к учебнику.)

    Вспомним, что в профазе I мейотического деления гомологичные хромосомы конъюгируют. В этот момент может произойти обмен участками гомологичных хромосом:

    Предположим, что в одной из гомологичных хромосом локализуются пять известных нам доминантных генов, а в другой — пять их рецессивных аллелей. Если проследить распределение в потомстве двух генов — А и В, то в результате расхождения гомологичных хромосом в анафазе I мейотического деления дигетерозиготный организм в случае сцепления генов А и В должен давать два типа гамет: АВ и ab. Но если в результате кроссинговера в некоторых клетках происходит обмен участками хромосом между генами А и В, то появляются гаметы АЬ и аВ, и в потомстве образуются четыре группы фенотипов, как при свободном комбинировании генов.

    Таким образом, сцепление генов может быть полным и неполным. Причина нарушения сцепления — кроссинговер, т. е. перекрест хромосом в профазе I мейотического деления. Чем дальше друг от друга расположены гены в хромосоме, тем выше вероятность перекреста между ними и тем больше процент гамет с перекомбинированными генами.

    В зависимости от особенностей образования гамет различают кроссоверные и некроссоверные гаметы. Соответсвенно этому – рекомбинантные особи и нерекомбинантные особи. Гены в хромосомах имеют различную силу сцепления. Сцепление может быть полным (рекомбинация невозможна) и неполным (рекомбинация возможна). Вероятность возникновения перекреста между генами зависит от их расположения в хромосоме; чем дальше расположены гены друг от друга, тем больше вероятность перекреста между ними. За единицу расстояния между генами, находящимися в одной хромосоме, принят один процент кроссинговера.

    Информация графически оформляется в тетрадях.

    ХРОМОСОМНАЯ ТЕОРИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

    • Результатом исследований Т. Г. Моргана стало создание им хромосомной теории наследственности.
    • Гены располагаются в хромосомах в определенной линейной последовательности.
    • В хромосоме каждый ген занимает определенное место (локус).
    • Расстояние между генами в хромосоме пропорционально проценту кроссинговера между ними.
    • Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, благодаря этому происходит сцепленное наследование некоторых признаков.
    • Каждый вид имеет определенное количество групп сцепления, соответствующее числу хромосом в гаплоидном наборе.
    • Сцепление генов может нарушаться в процессе кроссинговера; это приводит к образованию рекомбинантных хромосом.

    Закрепление знаний (решение задачи)

    У кроликов пятнистость доминирует над сплошной окраской, а нормальная шерсть над ангорской. (Эти гены находятся в одной аутосоме, имеет место кроссинговер.) Скрестили чистые линии породы ангорских пятнистых кроликов с породой, имеющей сплошь окрашенную нормальную шерсть. Гибриды F1 были скрещены со сплошь окрашенными ангорскими кроликами. Определите, какие генотипы и фенотипы получатся в результате второго скрещивания?

    Домашнее задание. § 26, решить задачу после параграфа.

    Используемые источники:

    1. Пепеляева О.А., Сунцова И.В. Поурочные разработки по общей биологии. 9 класс. – М.: ВАКО, 2006.
    2. Общая биология: учеб, для 10-11 кл. общеобразоват. Учреждений / под ред. Д.К. Беляева, Г.М. Дымшица. – М.: Просвещение, 2005.
    3. Иллюстрации к презентации взяты с англоязычных сайтов.

    Закон томаса моргана о сцепленном наследовании

    ОРГАНИЗМ КАК БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

    23. ЗАКОНЫ НАСЛЕДОВАНИЯ Г. МЕНДЕЛЯ. ЗАКОНЫ Т. МОРГАНА: СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ ПРИЗНАКОВ

    Первый закон Менделя

    При скрещивании гомозиготных родительских форм, отличающихся по одной паре альтернативных признаков, все гибриды первого поколения будут единообразны как по генотипу, так и по фенотипу.

    А — жёлтые семена; а — зелёные семена.

    Второй закон Менделя

    При скрещивании гетерозиготных гибридов первого поколения в потомстве будет наблюдаться преобладание одного из признаков в соотношении 3:1 по фенотипу (1:2:1 по генотипу).

    Третий закон Менделя

    При скрещивании гомозиготных родительских форм, отличающихся по двум и более парам признаков, во втором поколении будет происходить независимое расщепление данных признаков в соотношении 3:1 (9:3:3:1 при дигибридном скрещивании).

    * На данном месте может находиться как доминантный, так и рецессивный ген.

    Третий закон Менделя применим только к случаям независимого наследования, когда гены расположены в разных парах гомологичных хромосом. Если гены расположены в одной паре гомологичных хромосом, действительны закономерности сцепленного наследования.

    Сцепленное наследование — совместное наследование генов, находящихся в одной хромосоме. При сцепленном наследовании наблюдается явление кроссинговера — перекреста гомологичных хромосом в процессе мейоза и обмен участками между хромосомами.

    Закономерности сцепленного наследования были изучены Т. Морганом.

    Гены, локализованные в одной хромосоме, занимают определённое место, называемое локусом, и наследуются сцепленно, причем сила сцепления обратно пропорциональна расстоянию между генами.

    Гены, расположенные в хромосоме непосредственно друг за другом (вероятность кроссинговера крайне мала), называются сцепленными полностью, а если между ними находится ещё хотя бы один ген, то они сцеплены не полностью, и их сцепление нарушается при кроссинговере в результате обмена участками гомологичных хромосом.