Один локус: единообразие, расщепление и анализирующее скрещивание
Числа 3:1 и 1:2:1 не нужно заучивать как заклинание. Выведем их из расхождения гомологичных хромосом, рассмотрим анализирующее скрещивание и неполное доминирование, а затем назовём условия, при которых эти отношения не обязаны наблюдаться.
Федеральная программа · углублённый уровень · 10 класс
Закономерности наследственности
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Моногибридное скрещивание
- Первый закон Менделя и единообразие F1
- Правило доминирования в модели
- Второй закон Менделя и расщепление F2
- Чистота гамет и расхождение гомологов
- Генотипическое и фенотипическое отношения
- Анализирующее скрещивание
- Промежуточное наследование и неполное доминирование
- Практика с результатами скрещиваний дрозофилы
- Ограничения простой модели
Как это устроено
Скрещивание P: AA × aa даёт гаметы A и a и единообразные F1: Aa по рассматриваемому локусу. Если в конкретной модели A полностью доминирует, фенотипы F1 также одинаковы и похожи на фенотип AA. Но единообразие генотипа и фенотипа — разные утверждения: при неполном доминировании F1 также единообразно Aa, но его признак может быть промежуточным, а не копией родителя AA.
При Aa × Aa мейоз разносит гомологичные хромосомы с аллелями A и a в разные гаметы. Каждый родитель в идеальной модели даёт типы A и a с вероятностями около половины. Независимые встречи дают AA, Aa, aA, aa; aA и Aa — один генотип по локусу. Поэтому генотипическое ожидаемое отношение 1:2:1. При полном доминировании AA и Aa объединяются по фенотипу и дают ожидаемое 3:1; при неполном доминировании могут различаться три фенотипа в ожидаемом отношении 1:2:1.
Анализирующее скрещивание использует партнёра aa: он может передать только a. Если исследуемая особь AA, её потомки по локусу Aa; если она Aa, часть потомков aa. Это вероятностный метод: отсутствие aa среди малого числа потомков не доказывает с абсолютной уверенностью AA. Нужно также проверить, что признак действительно подчиняется заявленной модели, нет отбора или ошибок определения фенотипа и что размер выборки достаточен.
Отношения Менделя относятся к определённым условиям: диплоидная модель, правильное расхождение хромосом, сравнимое выживание генотипов, случайное объединение соответствующих гамет и объявленный тип доминирования. Реальные признаки могут зависеть от нескольких генов, среды или сцепления с полом. Фактическое число мух с одним признаком в школьной таблице следует сравнивать с ожидаемым через доли и размер выборки, а не требовать точного 3:1 в каждом десятке потомков.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Моногибридное скрещивание
Скрещивание, в котором специально прослеживают наследование вариантов одного выбранного локуса или одного изучаемого признака.
Пример: В условной модели сравнивают горох с генотипами AA и aa по одному признаку семени.
- Родительское поколение P
Пара или набор исходных родительских форм, обозначаемых P в схеме скрещивания.
Пример: Запись P: AA × aa показывает генотипы родителей для одного локуса.
- Первое поколение F1
Потомки исходного родительского скрещивания, рассматриваемые как первое дочернее поколение.
Пример: При AA × aa все F1 получают A от одного родителя и a от другого, то есть имеют Aa в идеальной модели.
- Второе поколение F2
Потомки скрещивания или самоопыления особей F1 по объявленной схеме.
Пример: При Aa × Aa каждый родитель может дать гаметы A и a.
- Закон единообразия F1
В простой модели скрещивания двух соответствующих гомозигот с разными аллелями все потомки F1 имеют одинаковый генотип по рассматриваемому локусу.
Пример: AA × aa даёт Aa у каждого F1 при нормальном передавании аллелей.
- Закон расщепления
В модели Aa × Aa аллели разделяются в гаметах и соединяются случайно, давая в ожидаемой большой совокупности генотипы 1 AA : 2 Aa : 1 aa.
Пример: Если A полностью доминирует над a по изучаемому признаку, ожидаемый фенотипический итог — 3:1.
- Гипотеза чистоты гамет
Историческая формулировка принципа, что каждая обычная гамета несёт один вариант данного локуса из пары аллелей диплоидного родителя.
Пример: Гетерозигота Aa образует гаметы с A или с a, а не «смешанный аллель Aa».
- Правило полного доминирования
Условие модели, при котором фенотип гетерозиготы по выбранному признаку совпадает с фенотипом одной гомозиготы.
Пример: В модели AA и Aa имеют одну окраску, aa — другую; это не универсальное свойство всех генов.
- Решётка Пеннета
Таблица, перечисляющая возможные сочетания гамет родителей в заданной модели скрещивания.
Пример: Для Aa × Aa четыре клетки таблицы дают AA, Aa, Aa и aa как вероятностные исходы.
- Анализирующее скрещивание
Скрещивание особи с неизвестным генотипом по выбранному доминантному фенотипу с соответствующей рецессивной гомозиготой, помогающее различить варианты исходной особи.
Пример: В модели AA × aa даёт только Aa, а Aa × aa в ожидаемой большой выборке даёт Aa и aa примерно поровну.
- Неполное доминирование
Отношение аллелей, при котором фенотип гетерозиготы по выбранному признаку отличается от обоих гомозигот и часто занимает промежуточное положение по измеряемому свойству.
Пример: В учебной модели красный AA × белый aa может дать розовый Aa при указанном механизме пигментации.
- Ожидаемое отношение
Теоретические доли исходов при допущениях модели, не обещающие точного совпадения с каждой малой фактической выборкой.
Пример: Для четырёх потомков Aa × Aa вовсе не обязательно появится ровно один aa.
Пример по шагам
Условный признак имеет полное доминирование A над a. Неизвестное растение с доминантным фенотипом скрестили с aa и получили 48 потомков с доминантным и 52 с рецессивным фенотипом. Какой генотип исходного растения совместим с данными?
- Рецессивные потомки aa могли получить a от обоих родителей; партнёр aa даёт один a, значит неизвестный родитель тоже давал a.
- При AA этот родитель даёт только A, и aa не ожидались бы в простой модели.
- При Aa ожидается приблизительно 1:1, что совместимо с 48:52 при случайных колебаниях.
Вывод: В заданной модели неизвестная особь вероятнее Aa; вывод зависит от корректности допущений и данных.
Практическая работа
Вероятность и реальные таблицы потомства
- Составьте бумажную решётку для Aa × Aa и обозначьте теоретические вероятности исходов.
- На готовом наборе данных скрещивания дрозофилы вычислите фактические доли и сравните с моделью, указав объём выборки.
- Запишите по крайней мере два альтернативных объяснения заметного отклонения, которые нужно отдельно проверить.
Что можно заключить: Решётка даёт ожидаемые вероятности, а опыт — данные с разбросом и возможными нарушениями предпосылок.
Безопасность: Используйте готовые обезличенные данные; разведение животных не требуется, а результаты не применяют для оценки генетики одноклассников.
Практическая работа
Изучение результатов моногибридного скрещивания у дрозофилы
- По опубликованной таблице с известным генетическим признаком и контрольным скрещиванием выпишите фенотипы родителей, потомков F1 и численность каждого класса F2.
- Постройте одну проверяемую модель аллелей, предскажите доли классов и сравните с фактическими числами, учитывая размер выборки и случайный разброс.
- Укажите альтернативные причины отклонения: ошибка подсчёта, сцепление с полом, жизнеспособность, условия содержания; не выдавайте отношение 3:1 за обязательное точное число в каждом опыте.
Что можно заключить: Моногибридная модель позволяет объяснять распределение признака, но данные проверяют с учётом выборки и биологии конкретного гена.
Безопасность: Используйте готовые обезличенные учебные данные; не разводите дрозофил в жилых помещениях ради выполнения задания.
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.