Два локуса: когда работает независимое наследование и откуда берётся 9:3:3:1
Для двух признаков школьная таблица из 16 клеток имеет смысл только после проверки допущений. Выведем четыре типа гамет AaBb, проследим ориентацию разных пар хромосом и рассчитаем вероятности двух признаков без механического заполнения большой решётки.
Федеральная программа · углублённый уровень · 10 класс
Закономерности наследственности
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Дигибридное скрещивание
- Третий закон Менделя
- Независимое распределение разных пар хромосом
- Типы гамет AaBb
- Фенотипическое отношение 9:3:3:1 и его условия
- Правило умножения вероятностей
- Цитологическое объяснение
- Практическое сравнение потомства дрозофилы
- Ограничение при сцеплении генов
Как это устроено
Пусть A/a и B/b — локусы на разных парах хромосом. При мейозе каждый тип гаметы получает один аллель первого и один аллель второго локуса. Ориентация разных пар не фиксирует одно сочетание, поэтому ожидаются AB, Ab, aB, ab по 1/4. Если локусы близки на одной хромосоме, эта равномерность обычно нарушается; нельзя объявлять их независимыми только потому, что мы использовали разные буквы.
Для AaBb × AaBb сначала решите два отдельных моногибридных скрещивания. По каждому локусу при полном доминировании вероятность доминантного фенотипа 3/4, рецессивного 1/4. При независимости перемножаем: A_B_ = 9/16, A_bb = 3/16, aaB_ = 3/16, aabb = 1/16. Таблица на 16 клеток даёт тот же результат, но произведение долей яснее показывает допущение независимости. Сумма четырёх вероятностей должна быть 1.
Цитологическая причина — независимая ориентация разных пар гомологичных хромосом при первом делении мейоза. Но закон относится к совместной передаче выбранных генов; разные гены на одной хромосоме могут выглядеть почти независимыми, если между ними часто происходит рекомбинация. Наблюдение 9:3:3:1 само по себе не доказывает, что два гена физически на разных хромосомах, а отклонение может иметь не одну причину: сцепление, влияние генов друг на друга, различная жизнеспособность или ошибка счёта.
В реальной небольшой выборке фактические числа не обязаны быть ровно 9, 3, 3 и 1 на каждые 16 потомков. Нужно указать размер выборки и сравнить ожидаемые доли с наблюдаемыми. Отдельно проверяют, различимы ли фенотипы и нет ли двух признаков, которые на самом деле обусловлены одним геном. Школьный анализ дрозофилы строят на готовой таблице без выращивания мух, если лабораторных условий нет.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Дигибридное скрещивание
Скрещивание, в котором прослеживают два выбранных локуса или два признака, задав модель их наследования.
Пример: При AaBb × AaBb рассматривают одновременно варианты A/a и B/b.
- Независимое распределение
Ситуация, когда аллели одного из двух рассматриваемых локусов попадают в гаметы независимо от выбора аллеля другого локуса при заданных условиях.
Пример: Для локусов на разных парах хромосом AaBb обычно образует AB, Ab, aB и ab с равными ожидаемыми долями.
- Третий закон Менделя
В школьной модели закономерность независимого наследования вариантов разных признаков при отсутствии значимого сцепления и других нарушений предпосылок.
Пример: Ориентация двух разных пар гомологов в мейозе даёт новые сочетания целых хромосом.
- Двухлокусный генотип
Запись аллелей в двух объявленных локусах, разделяемых в анализе, например AaBb.
Пример: AaBb — гетерозигота по обоим локусам, но эта запись не описывает весь геном.
- Тип гаметы
Сочетание по одному аллелю каждого рассматриваемого локуса, которое может оказаться в одной гамете.
Пример: Для AaBb при независимости возможны AB, Ab, aB и ab.
- Доля фенотипа A_B_
Вероятность иметь хотя бы один A и хотя бы один B в модели полного доминирования обоих локусов.
Пример: При AaBb × AaBb и независимости она равна (3/4) × (3/4) = 9/16.
- Правило умножения вероятностей
Для независимых событий вероятность их совместного наступления равна произведению вероятностей каждого.
Пример: Вероятность aa и bb вместе в модели независимых локусов равна 1/4 × 1/4 = 1/16.
- Отношение 9:3:3:1
Ожидаемые доли четырёх фенотипических классов при AaBb × AaBb, независимости локусов и полном доминировании в каждом.
Пример: В порядке A_B_, A_bb, aaB_, aabb вероятности равны 9/16, 3/16, 3/16 и 1/16.
- Сцепление генов
Тенденция вариантов локусов на одной хромосоме передаваться совместно; степень наблюдаемого сцепления зависит от расстояния и рекомбинации.
Пример: Если A и B расположены близко на одном гомологе, типы AB и ab могут встречаться чаще, чем Ab и aB.
- Рекомбинантный тип
Сочетание аллелей или признаков, отличающееся от указанных родительских сочетаний в соответствующем опыте.
Пример: Для исходной фазы AB/ab гаметы Ab и aB рекомбинантны.
Пример по шагам
Для AaBb × AaBb при независимости найдите вероятность потомка aaB_ и объясните, какое допущение ломается при близком расположении A и B на одной хромосоме.
- По локусу A вероятность aa равна 1/4.
- По локусу B вероятность B_ при полном доминировании равна 3/4.
- При независимости совместная вероятность 1/4 × 3/4 = 3/16; близость локусов на одной хромосоме может сделать их передачи зависимыми.
Вывод: 3/16 — ожидаемая доля только для указанной независимой модели.
Практическая работа
Четыре класса потомства
- Сначала рассчитайте ожидаемые доли для независимого AaBb × AaBb без подсчёта всех 16 клеток.
- Сравните с готовой учебной таблицей потомства дрозофилы и вычислите доли каждого класса и отклонения.
- Предложите, какие дополнительные скрещивания или данные помогли бы отличить сцепление от влияния выживаемости.
Что можно заключить: Одна таблица проверяет совместимость с моделью, но для причинного объяснения отклонений нужны дополнительные данные.
Безопасность: Используйте готовые результаты; не выводите по этим отношениям наследование медицинских признаков людей.
Практическая работа
Изучение результатов дигибридного скрещивания у дрозофилы
- Возьмите готовые результаты скрещивания по двум признакам с указанными генами и числом потомков; сначала проверьте, что исследуемые признаки действительно допускают модель независимого наследования.
- Составьте возможные гаметы родителей, предскажите фенотипические классы и сравните их с данными, отдельно отметив объём каждой группы.
- Если наблюдаемое распределение не близко к учебной модели 9:3:3:1, обсудите сцепление генов, неполное доминирование, жизнеспособность и случайность выборки; не подгоняйте данные под схему.
Что можно заключить: Дигибридная модель работает при заданных допущениях; фактические классы потомков проверяют, а не объявляют точным отношением заранее.
Безопасность: Работайте с опубликованной таблицей и бумажной моделью гамет, без самостоятельного разведения насекомых и биологических образцов.
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.