Базовая опора: Сцепление генов: опыты Моргана, кроссинговер и генетические карты
Повторение материала базового уровня перед углублённым разбором. Узнаем, почему гены одной хромосомы часто наследуются вместе, как возникают рекомбинантные гаметы и что можно и нельзя вывести из их частоты.
Федеральная программа · углублённый уровень · 10 класс
Закономерности наследственности
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Сцепленное наследование и опыты Т. Моргана
- Гомологичные хромосомы и расположение локусов
- Кроссинговер как причина нарушения сцепления
- Родительские и рекомбинантные сочетания
- Рекомбинационная частота и генетическая карта
- Ограничения картографической оценки расстояний
Как это устроено
Морган изучал наследование признаков дрозофилы и показал связь генов с хромосомами. Если два локуса на одной хромосоме, они чаще переходят в гамету вместе, чем при полной независимости, особенно если расположены близко. Однако сцепление не абсолютное: обмен между гомологичными хромосомами в мейозе может разделить первоначальное сочетание. Нельзя определять сцепление только из слов «два признака у одного организма»: нужны данные о расположении или скрещиваниях.
При записи AB/ab видно, что A и B находятся на одном гомологе, а a и b — на другом. Без обмена возникают гаметы AB и ab; при кроссинговере между локусами возможны Ab и aB. При тестовом скрещивании с aabb фенотипы потомства при оговорённом полном доминировании помогают оценить типы гамет исследуемой особи. Но неправильное определение фенотипа или разная выживаемость потомков исказят наблюдаемую долю.
Чем чаще рекомбинация между двумя локусами, тем обычно дальше они на генетической карте в рассматриваемой области. Это не прямая линейка ДНК: частота обменов неодинакова по хромосоме, а при больших расстояниях повторные обмены маскируют часть событий. Простая рекомбинационная частота не превышает предела, соответствующего независимому распределению, поэтому далёкие локусы одной хромосомы могут вести себя в опыте почти как несцепленные.
Сантиморган описывает генетическое расстояние, а не универсальное число нуклеотидов. Для надёжного порядка трёх локусов часто нужны данные по всем классам потомства, включая редкие двойные рекомбинанты. Школьный расчёт по двум локусам служит первым приближением. Он не даёт права интерпретировать сложный человеческий признак или медицинский риск без дополнительных молекулярных и статистических данных.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Сцепление генов
Тенденция локусов одной хромосомы совместно переходить в гаметы, если рекомбинация не разделила их в данном мейозе.
Пример: Сочетание A–B на одной хромосоме может чаще оставаться вместе, чем A–b при близком расположении локусов.
- Группа сцепления
Совокупность локусов одной хромосомы, связь наследования которых может проявляться в скрещиваниях при подходящих условиях.
Пример: У дрозофилы разные гены одной хромосомы относят к одной группе сцепления.
- Гомологичные хромосомы
Соответствующие хромосомы пары, несущие сопоставимые локусы и сближающиеся в первом делении мейоза.
Пример: На одной гомологичной хромосоме могут быть A и B, на другой — a и b.
- Кроссинговер
Обмен соответствующими участками между несестринскими хроматидами гомологичных хромосом при мейозе.
Пример: Обмен между локусами A и B может создать новую хроматиду A–b.
- Родительская комбинация
Сочетание аллелей двух локусов в гамете или потомке, совпадающее с сочетанием, имевшимся на одной из исходных хромосом.
Пример: При исходном расположении AB/ab сочетания AB и ab считаются родительскими.
- Рекомбинантная комбинация
Сочетание аллелей, отличающееся от исходных хромосомных сочетаний в результате обмена участками или другого указанного процесса.
Пример: При исходном AB/ab сочетания Ab и aB после кроссинговера являются рекомбинантными.
- Рекомбинационная частота
Доля наблюдаемых рекомбинантных продуктов среди всех учтённых продуктов при определённой схеме скрещивания и классификации.
Пример: Если в тестовом скрещивании 18 из 100 потомков имеют рекомбинантные классы, наблюдаемая частота составляет 18%.
- Генетическая карта
Модель относительного порядка и генетических расстояний между локусами, построенная по данным о рекомбинации или другим наследственным данным.
Пример: Карта может показать, что локус B расположен между A и C, если сопоставлены подходящие скрещивания.
- Сантиморган
Единица генетического расстояния, связанная с ожидаемой частотой рекомбинации около одного процента в определённых условиях, не равная фиксированному числу пар оснований.
Пример: Расстояние 5 сМ не означает одинаковое физическое расстояние в ДНК у любых участков.
- Двойной кроссинговер
Два обмена участками между хроматидами в рассматриваемой области, способные скрывать часть событий при простом подсчёте внешних маркеров.
Пример: Два обмена между внешними локусами иногда восстанавливают внешнее сочетание, поэтому короткий тест недосчитывает обмены.
Пример по шагам
В тестовом скрещивании AB/ab × ab/ab получили 420 AB, 430 ab, 75 Ab и 75 aB. Какова наблюдаемая частота рекомбинации?
- Всего потомков 420 + 430 + 75 + 75 = 1000; исходные сочетания — AB и ab.
- Рекомбинантных классов 75 + 75 = 150.
- Частота 150 / 1000 = 0,15, или 15%; в простом картографическом приближении это около 15 сМ.
Вывод: Результат — оценка при данной схеме и выборке; физическое число пар оснований отсюда не следует.
Практическая работа
Карта двух локусов по готовым данным
- Получите обезличенную учебную таблицу четырёх классов потомства тестового скрещивания, указав исходное расположение аллелей.
- Сложите рекомбинантные классы и разделите на общее число; укажите единицу и размер выборки.
- Сравните две возможные модели — независимые локусы и сцепленные локусы — и перечислите другие причины отклонений от ожидаемых долей.
Что можно заключить: Генетическую карту строят из данных о рекомбинации с явно заданными исходными сочетаниями и ограничениями метода.
Безопасность: Работайте с готовыми таблицами и моделями, не культивируя насекомых и не собирая данные людей.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.